Δεν είναι ιδιότητα του σιδήρου. Σίδερο

Μαθηματικά 

Ο σίδηρος είναι μέταλλο μέτριας χημικής δραστηριότητας. Είναι συστατικό πολλών ορυκτών: μαγνητίτης, αιματίτης, λιμονίτης, σιδερίτης, πυρίτης.

Δείγμα λιμονίτη

Χημικές και φυσικές ιδιότητες του σιδήρου

Υπό κανονικές συνθήκες και στην καθαρή του μορφή, ο σίδηρος είναι ένα ασημί-γκρι στερεό με λαμπερή μεταλλική λάμψη. Ο σίδηρος είναι καλός ηλεκτρικός και θερμικός αγωγός. Αυτό μπορεί να γίνει αισθητό αγγίζοντας ένα σιδερένιο αντικείμενο σε ένα κρύο δωμάτιο. Δεδομένου ότι το μέταλλο μεταφέρει τη θερμότητα γρήγορα, παίρνει το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας από το ανθρώπινο δέρμα σε σύντομο χρονικό διάστημα, οπότε το κρύο γίνεται αισθητό όταν το αγγίζετε.


καθαρό σίδηρο

Το σημείο τήξης του σιδήρου είναι 1538 °C, το σημείο βρασμού είναι 2862 °C. Οι χαρακτηριστικές ιδιότητες του σιδήρου είναι η καλή ολκιμότητα και η τήξη.

Αντιδρά με απλές ουσίες: οξυγόνο, αλογόνα (βρώμιο, ιώδιο, φθόριο,), φώσφορο, θείο. Όταν καίγεται ο σίδηρος, σχηματίζονται οξείδια μετάλλων. Ανάλογα με τις συνθήκες αντίδρασης και τις αναλογίες μεταξύ των δύο συμμετεχόντων, τα οξείδια του σιδήρου μπορούν να ποικίλλουν. Εξισώσεις αντίδρασης:

2Fe + O2 = 2FeO;

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3;

3Fe + 2O2 = Fe3O4.

Αυτές οι αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε υψηλές θερμοκρασίες. θα μάθετε τι πειράματα για τη μελέτη των ιδιοτήτων του σιδήρου μπορούν να γίνουν στο σπίτι.

Η αντίδραση του σιδήρου με το οξυγόνο

Για την αντίδραση του σιδήρου με το οξυγόνο είναι απαραίτητη η προθέρμανση. Ο σίδηρος καίγεται με μια εκθαμβωτική φλόγα, διασκορπίζοντας - καυτά σωματίδια σιδήρου αλάτων Fe3O4. Η ίδια αντίδραση σιδήρου και οξυγόνου συμβαίνει στον αέρα, όταν θερμαίνεται έντονα από την τριβή κατά τη μηχανική επεξεργασία.


Όταν ο σίδηρος καίγεται σε οξυγόνο (ή στον αέρα), σχηματίζεται άλατα σιδήρου. Εξίσωση αντίδρασης:

3Fe + 2O2 = Fe3O4

3Fe + 2O2 = FeO Fe2O3.

Το οξείδιο του σιδήρου είναι μια ένωση στην οποία ο σίδηρος έχει διαφορετικές τιμές σθένους.

Παραγωγή οξειδίων του σιδήρου

Τα οξείδια του σιδήρου είναι προϊόντα της αλληλεπίδρασης του σιδήρου με το οξυγόνο. Τα πιο διάσημα από αυτά είναι τα FeO, Fe2O3 και Fe3O4.

Το οξείδιο του σιδήρου (III) Fe2O3 είναι μια πορτοκαλοκόκκινη σκόνη που σχηματίζεται κατά την οξείδωση του σιδήρου στον αέρα.


Η ουσία σχηματίζεται από την αποσύνθεση ενός άλατος σιδήρου στον αέρα σε υψηλή θερμοκρασία. Λίγος θειικός σίδηρος (III) χύνεται σε ένα χωνευτήριο από πορσελάνη και στη συνέχεια πυρώνεται στη φωτιά ενός καυστήρα αερίου. Κατά τη θερμική αποσύνθεση, ο θειικός σίδηρος θα αποσυντεθεί σε οξείδιο του θείου και οξείδιο του σιδήρου.

Το οξείδιο του σιδήρου (II, III) Fe3O4 σχηματίζεται με την καύση κονιοποιημένου σιδήρου σε οξυγόνο ή στον αέρα. Για να ληφθεί οξείδιο, λίγη λεπτή σκόνη σιδήρου αναμεμειγμένη με νιτρικό νάτριο ή κάλιο χύνεται σε ένα χωνευτήριο από πορσελάνη. Το μείγμα αναφλέγεται με καυστήρα αερίου. Όταν θερμαίνονται, το νιτρικό κάλιο και το νάτριο αποσυντίθενται με την απελευθέρωση οξυγόνου. Ο σίδηρος στο οξυγόνο καίγεται για να σχηματίσει το οξείδιο Fe3O4. Μετά το τέλος της καύσης, το προκύπτον οξείδιο παραμένει στον πάτο του πορσελάνινου κυπέλλου με τη μορφή αλάτων σιδήρου.

Προσοχή! Μην προσπαθήσετε να επαναλάβετε αυτά τα πειράματα μόνοι σας!

Το οξείδιο του σιδήρου (II) FeO είναι μια μαύρη σκόνη που σχηματίζεται από την αποσύνθεση του οξαλικού σιδήρου σε μια αδρανή ατμόσφαιρα.

  • Ονομασία - Fe (Σίδηρος);
  • Περίοδος - IV;
  • Ομάδα - 8 (VIII);
  • Ατομική μάζα - 55,845;
  • Ατομικός αριθμός - 26;
  • Ακτίνα ατόμου = 126 μ.μ.
  • Ομοιοπολική ακτίνα = 117 μ.μ.
  • Κατανομή ηλεκτρονίων - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ;
  • t τήξη = 1535°C;
  • σημείο βρασμού = 2750°C;
  • Ηλεκτραρνητικότητα (σύμφωνα με τον Pauling / σύμφωνα με τους Alpred και Rochov) = 1,83 / 1,64;
  • Κατάσταση οξείδωσης: +8, +6, +4, +3, +2, +1, 0;
  • Πυκνότητα (n.a.) \u003d 7,874 g / cm 3;
  • Μοριακός όγκος = 7,1 cm 3 / mol.

Ενώσεις σιδήρου:

Ο σίδηρος είναι το πιο άφθονο μέταλλο στον φλοιό της Γης (5,1% κατά μάζα) μετά το αλουμίνιο.

Στη Γη, ο σίδηρος σε ελεύθερη κατάσταση βρίσκεται σε μικρές ποσότητες με τη μορφή ψήγματα, καθώς και σε πεσμένους μετεωρίτες.

Βιομηχανικά, ο σίδηρος εξορύσσεται σε κοιτάσματα σιδηρομεταλλεύματος, από ορυκτά που περιέχουν σίδηρο: μαγνητικό, κόκκινο, καφέ σιδηρομετάλλευμα.

Πρέπει να πούμε ότι ο σίδηρος είναι μέρος πολλών φυσικών ορυκτών, προκαλώντας το φυσικό τους χρώμα. Το χρώμα των ορυκτών εξαρτάται από τη συγκέντρωση και την αναλογία των ιόντων σιδήρου Fe 2+ /Fe 3+ , καθώς και από τα άτομα που περιβάλλουν αυτά τα ιόντα. Για παράδειγμα, η παρουσία ακαθαρσιών ιόντων σιδήρου επηρεάζει το χρώμα πολλών πολύτιμων και ημιπολύτιμων λίθων: τοπάζι (από ανοιχτό κίτρινο έως κόκκινο), ζαφείρια (από μπλε έως σκούρο μπλε), γαλαζοπράσινες (από ανοιχτό μπλε έως πρασινωπό μπλε) και σύντομα.

Ο σίδηρος βρίσκεται στους ιστούς των ζώων και των φυτών, για παράδειγμα, περίπου 5 g σιδήρου υπάρχουν στο σώμα ενός ενήλικα. Ο σίδηρος είναι ένα ζωτικό στοιχείο, είναι μέρος της πρωτεΐνης αιμοσφαιρίνης, που συμμετέχει στη μεταφορά του οξυγόνου από τους πνεύμονες στους ιστούς και τα κύτταρα. Με έλλειψη σιδήρου στο ανθρώπινο σώμα, αναπτύσσεται αναιμία (σιδηροανεπάρκεια αναιμία).


Ρύζι. Η δομή του ατόμου σιδήρου.

Η ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ατόμου σιδήρου είναι 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 (βλ. Ηλεκτρονική δομή ατόμων). Στο σχηματισμό χημικών δεσμών με άλλα στοιχεία, μπορούν να συμμετέχουν 2 ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο εξωτερικό επίπεδο 4s + 6 ηλεκτρόνια του 3d υποεπιπέδου (8 ηλεκτρόνια συνολικά), επομένως, στις ενώσεις, ο σίδηρος μπορεί να λάβει καταστάσεις οξείδωσης +8, +6, +4, +3, +2, +1, (τα πιο συνηθισμένα είναι τα +3, +2). Ο σίδηρος έχει μέση χημική δραστηριότητα.


Ρύζι. Καταστάσεις οξείδωσης σιδήρου: +2, +3.

Φυσικές ιδιότητες του σιδήρου:

  • ασημί-λευκό μέταλλο?
  • στην καθαρή του μορφή είναι αρκετά μαλακό και πλαστικό.
  • έχει καλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Ο σίδηρος υπάρχει με τη μορφή τεσσάρων τροποποιήσεων (διαφέρουν ως προς τη δομή του κρυσταλλικού πλέγματος): α-σίδηρος; β-σίδηρος; γ-σίδερο; δ-σίδερο.

Χημικές ιδιότητες του σιδήρου

  • αντιδρά με το οξυγόνο, ανάλογα με τη θερμοκρασία και τη συγκέντρωση οξυγόνου, μπορούν να σχηματιστούν διάφορα προϊόντα ή μείγμα προϊόντων οξείδωσης σιδήρου (FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4):
    3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4;
  • οξείδωση σιδήρου σε χαμηλές θερμοκρασίες:
    4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3;
  • αντιδρά με υδρατμούς:
    3Fe + 4H 2 O \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2;
  • Ο λεπτώς θρυμματισμένος σίδηρος αντιδρά όταν θερμαίνεται με θείο και χλώριο (θειούχος και χλωριούχος σίδηρος):
    Fe + S = FeS; 2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3;
  • αντιδρά με πυρίτιο, άνθρακα, φώσφορο σε υψηλές θερμοκρασίες:
    3Fe + C = Fe 3 C;
  • με άλλα μέταλλα και με αμέταλλα, ο σίδηρος μπορεί να σχηματίσει κράματα.
  • Ο σίδηρος εκτοπίζει λιγότερο ενεργά μέταλλα από τα άλατά τους:
    Fe + CuCl 2 = FeCl 2 + Cu;
  • με αραιά οξέα, ο σίδηρος δρα ως αναγωγικός παράγοντας, σχηματίζοντας άλατα:
    Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2;
  • με αραιό νιτρικό οξύ, ο σίδηρος σχηματίζει διάφορα προϊόντα αναγωγής οξέος, ανάλογα με τη συγκέντρωσή του (N 2, N 2 O, NO 2).

Λήψη και χρήση σιδήρου

Λαμβάνεται βιομηχανικός σίδηρος λιώσιμοχυτοσίδηρος και χάλυβας.

Ο χυτοσίδηρος είναι ένα κράμα σιδήρου με ακαθαρσίες πυριτίου, μαγγανίου, θείου, φωσφόρου, άνθρακα. Η περιεκτικότητα σε άνθρακα στο χυτοσίδηρο υπερβαίνει το 2% (στο χάλυβα, λιγότερο από 2%).

Ο καθαρός σίδηρος λαμβάνεται:

  • σε μετατροπείς οξυγόνου από χυτοσίδηρο.
  • Αναγωγή των οξειδίων του σιδήρου με υδρογόνο και δισθενές μονοξείδιο του άνθρακα.
  • ηλεκτρόλυση των αντίστοιχων αλάτων.

Ο χυτοσίδηρος λαμβάνεται από τα μεταλλεύματα σιδήρου με την αναγωγή των οξειδίων του σιδήρου. Ο χυτοσίδηρος τήκεται σε υψικάμινους. Ο οπτάνθρακας χρησιμοποιείται ως πηγή θερμότητας σε υψικάμινο.

Η υψικάμινος είναι μια πολύ περίπλοκη τεχνική κατασκευή ύψους αρκετών δεκάδων μέτρων. Είναι στρωμένο από πυρίμαχα τούβλα και προστατεύεται από εξωτερικό χαλύβδινο περίβλημα. Από το 2013, η μεγαλύτερη υψικάμινος κατασκευάστηκε στη Νότια Κορέα από την εταιρεία χάλυβα POSCO σε μεταλλουργικό εργοστάσιο στην πόλη Kwangyang (ο όγκος του κλιβάνου μετά τον εκσυγχρονισμό ήταν 6.000 κυβικά μέτρα με ετήσια δυναμικότητα 5.700.000 τόνους).


Ρύζι. Υψικάμινος.

Η διαδικασία τήξης σιδήρου σε υψικάμινο συνεχίζεται συνεχώς για αρκετές δεκαετίες, έως ότου ο κλίβανος φτάσει στο τέλος της ζωής του.


Ρύζι. Διαδικασία τήξης σιδήρου σε υψικάμινο.

  • εμπλουτισμένα μεταλλεύματα (μαγνητικό, κόκκινο, καφέ σιδηρομετάλλευμα) και οπτάνθρακας χύνονται μέσω της κορυφής που βρίσκεται στην κορυφή της υψικάμινου.
  • οι διαδικασίες ανάκτησης σιδήρου από μετάλλευμα υπό τη δράση του μονοξειδίου του άνθρακα (II) προχωρούν στο μεσαίο τμήμα της υψικάμινου (άξονας) σε θερμοκρασία 450-1100 ° C (τα οξείδια του σιδήρου ανάγονται σε μέταλλο):
    • 450-500°C - 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2;
    • 600°C - Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2;
    • 800°C - FeO + CO = Fe + CO2;
    • μέρος του οξειδίου του σιδήρου ανάγεται με κωκ: FeO + C = Fe + CO.
  • Παράλληλα, υπάρχει μια διαδικασία αναγωγής των οξειδίων του πυριτίου και του μαγγανίου (που περιλαμβάνονται στο σιδηρομετάλλευμα με τη μορφή ακαθαρσιών), το πυρίτιο και το μαγγάνιο αποτελούν μέρος του χυτοσιδήρου τήξης:
    • SiO 2 + 2C \u003d Si + 2CO;
    • Mn 2 O 3 + 3C \u003d 2Mn + 3CO.
  • κατά τη θερμική αποσύνθεση του ασβεστόλιθου (που εισάγεται σε υψικάμινο), σχηματίζεται οξείδιο του ασβεστίου, το οποίο αντιδρά με οξείδια του πυριτίου και του αλουμινίου που περιέχονται στο μετάλλευμα:
    • CaCO 3 \u003d CaO + CO 2;
    • CaO + SiO 2 \u003d CaSiO 3;
    • CaO + Al 2 O 3 \u003d Ca (AlO 2) 2.
  • στους 1100°C σταματά η διαδικασία μείωσης του σιδήρου.
  • κάτω από τον άξονα υπάρχει ένα ατμόλουτρο, το ευρύτερο τμήμα της υψικάμινου, κάτω από το οποίο υπάρχει ένας ώμος, στον οποίο καίγεται ο κοκ και σχηματίζονται υγρά προϊόντα τήξης - χυτοσίδηρος και σκωρία, που συσσωρεύονται στο κάτω μέρος του κλιβάνου - η εστία?
  • Στο πάνω μέρος της εστίας σε θερμοκρασία 1500°C, λαμβάνει χώρα εντατική καύση οπτάνθρακα στον πίδακα εμφυσημένου αέρα: C + O 2 = CO 2 ;
  • περνώντας από ζεστό κοκ, το μονοξείδιο του άνθρακα (IV) μετατρέπεται σε μονοξείδιο του άνθρακα (II), το οποίο είναι αναγωγικός παράγοντας σιδήρου (βλ. παραπάνω): CO 2 + C \u003d 2CO.
  • Οι σκωρίες που σχηματίζονται από πυριτικά και αργιλοπυριτικά άλατα ασβεστίου βρίσκονται πάνω από τον χυτοσίδηρο, προστατεύοντάς τον από τη δράση του οξυγόνου.
  • μέσω ειδικών ανοιγμάτων που βρίσκονται σε διαφορετικά επίπεδα της εστίας, ο χυτοσίδηρος και η σκωρία απελευθερώνονται έξω.
  • Το μεγαλύτερο μέρος του χυτοσιδήρου πηγαίνει σε περαιτέρω επεξεργασία - τήξη χάλυβα.

Ο χάλυβας τήκεται από χυτοσίδηρο και παλιοσίδερα με τη μέθοδο του μετατροπέα (η ανοιχτή εστία είναι ήδη ξεπερασμένη, αν και χρησιμοποιείται ακόμα) ή με ηλεκτρική τήξη (σε ηλεκτρικούς κλιβάνους, επαγωγικούς κλιβάνους). Η ουσία της διαδικασίας (επεξεργασία σιδήρου) είναι η μείωση της συγκέντρωσης άνθρακα και άλλων ακαθαρσιών με οξείδωση με οξυγόνο.

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η συγκέντρωση άνθρακα στον χάλυβα δεν υπερβαίνει το 2%. Λόγω αυτού, ο χάλυβας, σε αντίθεση με τον χυτοσίδηρο, είναι αρκετά εύκολος στη σφυρηλάτηση και την κύλιση, γεγονός που καθιστά δυνατή την κατασκευή διαφόρων προϊόντων από αυτό με υψηλή σκληρότητα και αντοχή.

Η σκληρότητα του χάλυβα εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε άνθρακα (όσο περισσότερος άνθρακας, τόσο πιο σκληρός είναι ο χάλυβας) σε μια συγκεκριμένη κατηγορία χάλυβα και συνθήκες θερμικής επεξεργασίας. Κατά τη διάρκεια της σκλήρυνσης (αργή ψύξη), ο χάλυβας γίνεται μαλακός. όταν σβήσει (ψύχεται γρήγορα), ο χάλυβας γίνεται πολύ σκληρός.

Για να δώσουν στον χάλυβα τις επιθυμητές ειδικές ιδιότητες, προστίθενται πρόσθετα κραμάτων: χρώμιο, νικέλιο, πυρίτιο, μολυβδαίνιο, βανάδιο, μαγγάνιο κ.λπ.

Ο χυτοσίδηρος και ο χάλυβας είναι τα σημαντικότερα δομικά υλικά στη συντριπτική πλειοψηφία των τομέων της εθνικής οικονομίας.

Ο βιολογικός ρόλος του σιδήρου:

  • το σώμα ενός ενήλικα περιέχει περίπου 5 g σιδήρου.
  • ο σίδηρος παίζει σημαντικό ρόλο στο έργο των αιμοποιητικών οργάνων.
  • Ο σίδηρος είναι μέρος πολλών σύνθετων πρωτεϊνικών συμπλεγμάτων (αιμοσφαιρίνη, μυοσφαιρίνη, διάφορα ένζυμα).

Στόχοι μαθήματος:

  • να σχηματίσει μια ιδέα για τις φυσικές και χημικές ιδιότητες του σιδήρου, ανάλογα με τον βαθμό οξείδωσης που παρουσιάζει και τη φύση του οξειδωτικού παράγοντα.
  • να αναπτύξουν τη θεωρητική σκέψη των μαθητών και την ικανότητά τους να προβλέπουν τις ιδιότητες της ύλης, με βάση τη γνώση της δομής της.
  • ανάπτυξη εννοιολογικής σκέψης τέτοιων πράξεων όπως ανάλυση, σύγκριση, γενίκευση, συστηματοποίηση.
  • να αναπτύξουν τέτοιες ιδιότητες σκέψης όπως η αντικειμενικότητα, η συνοπτικότητα και η σαφήνεια, ο αυτοέλεγχος και η δραστηριότητα.

Στόχοι μαθήματος:

  • ενημέρωση των γνώσεων των μαθητών σχετικά με το θέμα: "Η δομή του ατόμου".
  • να οργανώσει τη συλλογική εργασία των μαθητών από τον καθορισμό μιας μαθησιακής εργασίας έως το τελικό αποτέλεσμα (να συντάξετε ένα διάγραμμα αναφοράς για το μάθημα).
  • συνοψίστε το υλικό για το θέμα: "Μέταλλα" και εξετάστε τις ιδιότητες του σιδήρου και την εφαρμογή του.
  • να οργανώσει ανεξάρτητη ερευνητική εργασία σε ζευγάρια για τη μελέτη των χημικών ιδιοτήτων του σιδήρου.
  • οργανώνουν τον αμοιβαίο έλεγχο των μαθητών στην τάξη.

Τύπος μαθήματος:εκμάθηση νέου υλικού.

Αντιδραστήρια και εξοπλισμός:

  • σίδερο (σκόνη, πιάτο, συνδετήρας),
  • θείο,
  • υδροχλωρικό οξύ,
  • θειικός χαλκός (II),
  • σιδερένιο κρυσταλλικό πλέγμα,
  • αφίσες παιχνιδιών,
  • μαγνήτης,
  • μια επιλογή από εικονογραφήσεις για το θέμα,
  • δοκιμαστικοι ΣΩΛΗΝΕΣ,
  • πνευματικός λαμπτήρας,
  • αγώνες,
  • κουτάλι για την καύση εύφλεκτων ουσιών,
  • γεωγραφικούς χάρτες.

Δομή μαθήματος

  1. Εισαγωγικό μέρος.
  2. Εκμάθηση νέου υλικού.
  3. Μήνυμα εργασίας για το σπίτι.
  4. Εμπέδωση της ύλης που μελετήθηκε.

Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων

1. Εισαγωγή

Οργάνωση χρόνου.

Έλεγχος για μαθητές.

Το θέμα του μαθήματος. Γράψτε το θέμα στον πίνακα και στα τετράδια των μαθητών.

2. Εκμάθηση νέου υλικού

Ποιο πιστεύετε ότι θα είναι το θέμα του σημερινού μας μαθήματος;

1. Η εμφάνιση του σιδήρουστον ανθρώπινο πολιτισμό σηματοδότησε την αρχή της Εποχής του Σιδήρου.

Από πού έβγαζαν οι αρχαίοι το σίδηρο σε μια εποχή που δεν ήξεραν ακόμη πώς να τον εξάγουν από το μετάλλευμα; Ο σίδηρος, μεταφρασμένος από τη γλώσσα των Σουμερίων, είναι ένα μέταλλο που "έπεσε από τον ουρανό, παραδεισένιο". Ο πρώτος σίδηρος που συνάντησε η ανθρωπότητα ήταν ο σίδηρος από μετεωρίτες. Απέδειξε για πρώτη φορά ότι «πέφτουν σιδερένιες πέτρες από τον ουρανό», το 1775 ο Ρώσος επιστήμονας P.S. Palace, ο οποίος έφερε στην Αγία Πετρούπολη ένα μπλοκ από αυτοφυή σιδερένιο μετεωρίτη βάρους 600 κιλών. Ο μεγαλύτερος σιδερένιος μετεωρίτης είναι ο μετεωρίτης «Goba», που βρέθηκε το 1920 στη Νοτιοδυτική Αφρική, ζυγίζει περίπου 60 τόνους. Θυμηθείτε τον τάφο του Τουταγχαμών: χρυσός, χρυσός. Η υπέροχη δουλειά απολαμβάνει, η λαμπρότητα τυφλώνει τα μάτια. Να τι γράφει όμως ο K. Kerram στο βιβλίο «Gods, Tombs, Scholars» για το μικρό σιδερένιο φυλαχτό του Τουταγχαμών: η μεγαλύτερη αξία από την άποψη της ιστορίας του πολιτισμού». Στον τάφο του φαραώ βρέθηκαν μόνο λίγα σιδερένια αντικείμενα, ανάμεσά τους ένα σιδερένιο φυλαχτό του θεού Ώρου, ένα μικρό στιλέτο με σιδερένια λεπίδα και μια χρυσή λαβή, ένας μικρός σιδερένιος πάγκος «Ουρς».

Οι επιστήμονες προτείνουν ότι ήταν οι χώρες της Μικράς Ασίας, όπου ζούσαν οι φυλές των Χετταίων, εκεί όπου εμφανίστηκε η σιδηρούχα μεταλλουργία. Ο σίδηρος ήρθε στην Ευρώπη από τη Μικρά Ασία ήδη από την 1η χιλιετία π.Χ. Έτσι ξεκίνησε η Εποχή του Σιδήρου στην Ευρώπη.

Ο περίφημος δαμασκηνός χάλυβας (ή δαμασκηνός χάλυβας) κατασκευάστηκε στην Ανατολή την εποχή του Αριστοτέλη (4ος αιώνας π.Χ.). Όμως η τεχνολογία κατασκευής του κρατήθηκε μυστική για πολλούς αιώνες.

Ονειρευόμουν μια διαφορετική θλίψη
Σχετικά με το γκρίζο χάλυβα της Δαμασκού.
Είδα την ατσάλινη ιδιοσυγκρασία
Ως ένας από τους νεαρούς σκλάβους
Διάλεξε, τον τάισε,
Ώστε επιστρατεύτηκε η σάρκα της δύναμής του.
Αναμονή για την ημερομηνία λήξης
Και μετά μια καυτή λεπίδα
Βυθισμένο σε μυώδη σάρκα
Έβγαλαν την τελειωμένη λεπίδα.
Πιο δυνατός από το ατσάλι, δεν είδα την Ανατολή,
Πιο δυνατό από το ατσάλι και πιο πικρό από τη θλίψη.

Δεδομένου ότι ο χάλυβας Damask είναι ένας χάλυβας με πολύ υψηλή σκληρότητα και ελαστικότητα, τα προϊόντα που κατασκευάζονται από αυτόν έχουν την ικανότητα να μην αμβλύνονται όταν ακονίζονται έντονα. Ο Ρώσος μεταλλουργός P.P. αποκάλυψε το μυστικό του δαμασκηνού χάλυβα. Anosov. Έψυξε πολύ αργά τον καυτό χάλυβα σε ένα ειδικό διάλυμα τεχνικού λαδιού που θερμάνθηκε σε μια ορισμένη θερμοκρασία. κατά τη διαδικασία ψύξης, ο χάλυβας σφυρηλατήθηκε.

(Επίδειξη σχεδίων.)

Σίδερο - ασημί γκρι μέταλλο
Σίδερο - ασημί γκρι μέταλλο

Αυτά τα νύχια είναι φτιαγμένα από σίδηρο
Ο χάλυβας χρησιμοποιείται στην αυτοκινητοβιομηχανία

Ο χάλυβας χρησιμοποιείται για την κατασκευή ιατρικών οργάνων
Ο χάλυβας χρησιμοποιείται για την κατασκευή ατμομηχανών


Όλα τα μέταλλα είναι ευαίσθητα στη διάβρωση


Όλα τα μέταλλα είναι ευαίσθητα στη διάβρωση

2. Η θέση του σιδήρου στο ΠΣΧΕΜ.

Ανακαλύπτουμε τη θέση του σιδήρου στο PSCM, το φορτίο του πυρήνα και την κατανομή των ηλεκτρονίων στο άτομο.

3. Φυσικές ιδιότητες του σιδήρου.

Ποιες φυσικές ιδιότητες του σιδήρου γνωρίζετε;

Ο σίδηρος είναι ένα ασημόλευκο μέταλλο με σημείο τήξης 1539 o C. Είναι πολύ όλκιμο, επομένως επεξεργάζεται εύκολα, σφυρηλατείται, κυλά, σφραγίζεται. Ο σίδηρος έχει την ικανότητα να μαγνητίζεται και να απομαγνητίζεται, επομένως χρησιμοποιείται ως πυρήνες ηλεκτρομαγνητών σε διάφορες ηλεκτρικές μηχανές και συσκευές. Μπορεί να του δοθεί μεγαλύτερη αντοχή και σκληρότητα με μεθόδους θερμικής και μηχανικής δράσης, για παράδειγμα, με σβήσιμο και κύλιση.

Υπάρχουν χημικά καθαρός και τεχνικά καθαρός σίδηρος. Ο τεχνικά καθαρός σίδηρος, στην πραγματικότητα, είναι χάλυβας χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, περιέχει 0,02 -0,04% άνθρακα, και ακόμη λιγότερο οξυγόνο, θείο, άζωτο και φώσφορο. Ο χημικά καθαρός σίδηρος περιέχει λιγότερο από 0,01% ακαθαρσίες. χημικά καθαρό σίδηροασημί-γκρι, γυαλιστερό, σε εμφάνιση πολύ παρόμοια με το μέταλλο πλατίνας. Ο χημικά καθαρός σίδηρος είναι ανθεκτικός στη διάβρωση (θυμηθείτε τι είναι διάβρωση; Επίδειξη διαβρωτικού καρφιού) και αντέχει καλά στα οξέα. Ωστόσο, ασήμαντα κλάσματα ακαθαρσιών του στερούν αυτές τις πολύτιμες ιδιότητες.

4. Χημικές ιδιότητες του σιδήρου.

Με βάση τις γνώσεις για τις χημικές ιδιότητες των μετάλλων, ποιες πιστεύετε ότι θα είναι οι χημικές ιδιότητες του σιδήρου;

Επίδειξη εμπειριών.

  • Η αλληλεπίδραση του σιδήρου με το θείο.

Πρακτική δουλειά.

  • Η αλληλεπίδραση του σιδήρου με το υδροχλωρικό οξύ.
  • Αλληλεπίδραση σιδήρου με θειικό χαλκό (II).

5. Η χρήση σιδήρου.

Συνομιλία για:

- Πώς σκέφτεστε, ποια είναι η κατανομή του σιδήρου στη φύση;

Ο σίδηρος είναι ένα από τα πιο κοινά στοιχεία στη φύση. Στον φλοιό της γης, το κλάσμα μάζας του είναι 5,1%, σύμφωνα με αυτόν τον δείκτη, είναι δεύτερο μόνο μετά το οξυγόνο, το πυρίτιο και το αλουμίνιο. Πολύ σίδηρος βρίσκεται επίσης στα ουράνια σώματα, κάτι που προκύπτει από τα δεδομένα της φασματικής ανάλυσης. Σε δείγματα σεληνιακού εδάφους, τα οποία παραδόθηκαν από τον αυτόματο σταθμό «Luna», βρέθηκε σίδηρος σε μη οξειδωμένη κατάσταση.

Τα μεταλλεύματα σιδήρου είναι αρκετά διαδεδομένα στη Γη. Τα ονόματα των βουνών στα Ουράλια μιλούν από μόνα τους: High, Magnetic, Iron. Οι γεωργοί χημικοί βρίσκουν ενώσεις σιδήρου στα εδάφη.

Με ποια μορφή εμφανίζεται ο σίδηρος στη φύση;

Ο σίδηρος βρίσκεται στα περισσότερα πετρώματα. Για τη λήψη σιδήρου χρησιμοποιούνται σιδηρομεταλλεύματα με περιεκτικότητα σε σίδηρο 30-70% ή περισσότερο. Τα κύρια μεταλλεύματα σιδήρου είναι: μαγνητίτης - Fe 3 O 4 περιέχει 72% σίδηρο, κοιτάσματα βρίσκονται στα Νότια Ουράλια, η μαγνητική ανωμαλία του Kursk. αιματίτης - Fe 2 O 3 περιέχει έως και 65% σίδηρο, τέτοια κοιτάσματα βρίσκονται στην περιοχή Krivoy Rog. λιμονίτης - Fe 2 O 3 * nH 2 O περιέχει έως και 60% σίδηρο, οι αποθέσεις βρίσκονται στην Κριμαία. πυρίτης - FeS 2 περιέχει περίπου 47% σίδηρο, αποθέσεις βρίσκονται στα Ουράλια. (Εργασία με χάρτες περιγράμματος).

Ποιος είναι ο ρόλος του σιδήρου στη ζωή του ανθρώπου και των φυτών;

Οι βιοχημικοί έχουν ανακαλύψει τον σημαντικό ρόλο του σιδήρου στη ζωή των φυτών, των ζώων και των ανθρώπων. Ως μέρος μιας εξαιρετικά πολύπλοκης οργανικής ένωσης που ονομάζεται αιμοσφαιρίνη, ο σίδηρος καθορίζει το κόκκινο χρώμα αυτής της ουσίας, το οποίο με τη σειρά του καθορίζει το χρώμα του αίματος των ανθρώπων και των ζώων. Το σώμα ενός ενήλικα περιέχει 3 g καθαρού σιδήρου, το 75% του οποίου είναι μέρος της αιμοσφαιρίνης. Ο κύριος ρόλος της αιμοσφαιρίνης είναι η μεταφορά οξυγόνου από τους πνεύμονες στους ιστούς και προς την αντίθετη κατεύθυνση - CO 2.

Τα φυτά χρειάζονται επίσης σίδηρο. Αποτελεί μέρος του κυτταροπλάσματος, συμμετέχει στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Τα φυτά που αναπτύσσονται σε υπόστρωμα χωρίς σίδηρο έχουν λευκά φύλλα. Μια μικρή προσθήκη σιδήρου στο υπόστρωμα - και πρασινίζουν. Επιπλέον, αξίζει να αλείψετε ένα λευκό φύλλο με διάλυμα αλατιού που περιέχει σίδηρο και σύντομα το λερωμένο μέρος γίνεται πράσινο.

Έτσι, από τον ίδιο λόγο - την παρουσία σιδήρου σε χυμούς και ιστούς - τα φύλλα των φυτών πρασινίζουν χαρούμενα και τα μάγουλα ενός ατόμου κοκκινίζουν έντονα.

Περίπου το 90% των μετάλλων που χρησιμοποιεί η ανθρωπότητα είναι κράματα με βάση το σίδηρο. Υπάρχει πολύ σίδηρος που λιώνεται στον κόσμο, περίπου 50 φορές περισσότερο από το αλουμίνιο, για να μην αναφέρουμε άλλα μέταλλα. Τα κράματα με βάση τον σίδηρο είναι γενικής χρήσης, τεχνολογικά προηγμένα, προσιτά και φθηνά. Ο σίδηρος έχει από καιρό να είναι το θεμέλιο του πολιτισμού.

3. Δημοσιεύστε πράγματα στο σπίτι

14, π.χ. Νο. 6, 8, 9 (σύμφωνα με το βιβλίο εργασίας για το σχολικό βιβλίο του O.S Gabrielyan “Chemistry 9”, 2003).

4. Εμπέδωση της μελετημένης ύλης

  1. Χρησιμοποιώντας το διάγραμμα αναφοράς που είναι γραμμένο στον πίνακα, βγάλτε ένα συμπέρασμα: τι είναι ο σίδηρος και ποιες είναι οι ιδιότητές του;
  2. Γραφική υπαγόρευση (προετοιμάστε εκ των προτέρων φυλλάδια με τραβηγμένη ευθεία γραμμή, χωρισμένα σε 8 τμήματα και αριθμημένα σύμφωνα με τις ερωτήσεις της υπαγόρευσης. Σημειώστε με μια καλύβα «^» στο τμήμα τον αριθμό της θέσης που θεωρείται σωστή).

Επιλογή 1.

  1. Ο σίδηρος είναι ένα ενεργό αλκαλικό μέταλλο.
  2. Το σίδερο σφυρηλατείται εύκολα.
  3. Ο σίδηρος είναι μέρος του κράματος χαλκού.
  4. Το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας ενός ατόμου σιδήρου έχει 2 ηλεκτρόνια.
  5. Ο σίδηρος αλληλεπιδρά με αραιά οξέα.
  6. Με τα αλογόνα σχηματίζει αλογονίδια με κατάσταση οξείδωσης +2.
  7. Ο σίδηρος δεν αλληλεπιδρά με το οξυγόνο.
  8. Ο σίδηρος μπορεί να ληφθεί με ηλεκτρόλυση του τήγματος αλάτων του.
1 2 3 4 5 6 7 8

Επιλογή 2.

  1. Ο σίδηρος είναι ένα ασημί-λευκό μέταλλο.
  2. Ο σίδηρος δεν έχει την ικανότητα να μαγνητίζεται.
  3. Τα άτομα σιδήρου παρουσιάζουν οξειδωτικές ιδιότητες.
  4. Το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας ενός ατόμου σιδήρου έχει 1 ηλεκτρόνιο.
  5. Ο σίδηρος εκτοπίζει τον χαλκό από τα διαλύματα των αλάτων του.
  6. Με τα αλογόνα σχηματίζει ενώσεις με κατάσταση οξείδωσης +3.
  7. Με διάλυμα θειικού οξέος σχηματίζεται θειικός σίδηρος (III).
  8. Ο σίδηρος δεν διαβρώνεται.
1 2 3 4 5 6 7 8

Μετά την ολοκλήρωση της εργασίας, οι μαθητές αλλάζουν την εργασία τους και την ελέγχουν (οι απαντήσεις στην εργασία αναρτώνται στον πίνακα ή εμφανίζονται μέσω του προβολέα).

Κριτήρια επισήμανσης:

  • "5" - 0 σφάλματα,
  • "4" - 1-2 λάθη,
  • "3" - 3-4 λάθη,
  • "2" - 5 ή περισσότερα σφάλματα.

Μεταχειρισμένα βιβλία

  1. Gabrielyan O.S. Χημεία 9η τάξη. – M.: Bustard, 2001.
  2. Gabrielyan O.S. Το βιβλίο για τον δάσκαλο. – M.: Bustard, 2002.
  3. Gabrielyan O.S. Χημεία τάξη 9. ΤΕΤΡΑΔΙΟ ΕΡΓΑΣΙΩΝ. – M.: Bustard, 2003.
  4. Βιομηχανία εκπαίδευσης. Περίληψη άρθρων. Τεύχος 3. - M .: MGIU, 2002.
  5. Malyshkina V. Διασκεδαστική χημεία. - Αγία Πετρούπολη, "Trigon", 2001.
  6. Πρόγραμμα-μεθοδικό υλικό. Χημεία 8-11 τάξεις. – M.: Bustard, 2001.
  7. Stepin B.D., Alikberova L.Yu. Βιβλίο χημείας για ανάγνωση στο σπίτι. – Μ.: Χημεία, 1995.
  8. Πάω στο μάθημα χημείας. Το βιβλίο για τον δάσκαλο. – Μ.: «Πρωτο Σεπτέμβρη», 2000.

Εφαρμογές

Ξέρεις ότι?

Σίδερο είναι ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία της ζωής. Το αίμα περιέχει σίδηρο και είναι ο σίδηρος που καθορίζει το χρώμα του αίματος, καθώς και την κύρια ιδιότητά του - την ικανότητα να δεσμεύει και να απελευθερώνει οξυγόνο. Αυτή την ικανότητα κατέχει μια πολύπλοκη ένωση - αίμη - αναπόσπαστο μέρος του μορίου της αιμοσφαιρίνης. Εκτός από την αιμοσφαιρίνη, ο σίδηρος στο σώμα μας βρίσκεται επίσης στη μυοσφαιρίνη, μια πρωτεΐνη που αποθηκεύει οξυγόνο στους μύες. Υπάρχουν επίσης ένζυμα που περιέχουν σίδηρο.

Κοντά στην πόλη Δελχί στην Ινδία, υπάρχει μια σιδερένια στήλη χωρίς το παραμικρό σημείο σκουριάς, αν και η ηλικία της είναι σχεδόν 2800 χρόνια. Πρόκειται για την περίφημη στήλη Kutub, ύψους περίπου επτά μέτρων και βάρους 6,5 τόνων.Η επιγραφή της στήλης λέει ότι ανεγέρθηκε τον 9ο αιώνα. προ ΧΡΙΣΤΟΥ μι. Η σκουριά του σιδήρου - ο σχηματισμός του μεταϋδροξειδίου του σιδήρου - σχετίζεται με την αλληλεπίδρασή του με την υγρασία και το ατμοσφαιρικό οξυγόνο.

Ωστόσο, αυτή η αντίδραση, απουσία διαφόρων ακαθαρσιών σε σίδηρο, και κυρίως άνθρακα, πυρίτιο και θείο, δεν προχωρά. Η στήλη ήταν κατασκευασμένη από πολύ καθαρό μέταλλο: ο σίδηρος στη στήλη αποδείχθηκε ότι ήταν 99,72%. Αυτό εξηγεί την αντοχή και την αντοχή του στη διάβρωση.

Το 1934, ένα άρθρο εμφανίστηκε στο «Μινινγκ Εφημερίδα» «Βελτίωση σιδήρου και χάλυβα από ... σκουριά στο έδαφος». Η μέθοδος μετατροπής του σιδήρου σε χάλυβα μέσω της σκουριάς στη γη ήταν γνωστή στους ανθρώπους από την αρχαιότητα. Για παράδειγμα, οι Κιρκάσιοι στον Καύκασο έθαψαν το σίδηρο σε λωρίδες στο έδαφος και αφού το ξέθαψαν μετά από 10-15 χρόνια, σφυρηλάτησαν τα σπαθιά τους από αυτό, που μπορούσαν ακόμη και να κόψουν μια κάννη όπλου, την ασπίδα και τα οστά του εχθρού.

Αιματίτης

Αιματίτης, ή κόκκινο σιδηρομετάλλευμα - το κύριο μετάλλευμα του κύριου μετάλλου της εποχής μας - σιδήρου. Η περιεκτικότητα σε σίδηρο σε αυτό φτάνει το 70%. Ο αιματίτης είναι γνωστός εδώ και πολύ καιρό. Στη Βαβυλώνα και στην Αρχαία Αίγυπτο, χρησιμοποιήθηκε σε κοσμήματα, για την κατασκευή σφραγίδων, μαζί με τη χαλκηδόνα που χρησίμευε ως αγαπημένο υλικό ως λαξευμένη πέτρα. Ο Μέγας Αλέξανδρος είχε ένα δαχτυλίδι ένθετο με αιματίτη, το οποίο πίστευε ότι τον έκανε άτρωτο στη μάχη. Στην αρχαιότητα και στο Μεσαίωνα, ο αιματίτης ήταν γνωστός ως φάρμακο που σταματά το αίμα. Η σκόνη από αυτό το ορυκτό έχει χρησιμοποιηθεί για προϊόντα χρυσού και αργύρου από την αρχαιότητα.

Το όνομα του ορυκτού προέρχεται από τα ελληνικά deta- αίμα, το οποίο σχετίζεται με το κερασί ή το κόκκινο-κερί χρώμα της σκόνης αυτού του ορυκτού.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του ορυκτού είναι η ικανότητα να διατηρεί το χρώμα και να το μεταφέρει σε άλλα ορυκτά, στα οποία εισέρχεται τουλάχιστον ένα μικρό μείγμα αιματίτη. Το ροζ χρώμα των κιόνων από γρανίτη του καθεδρικού ναού του Αγίου Ισαάκ είναι το χρώμα των άστρων, οι οποίοι με τη σειρά τους είναι βαμμένοι με λεπτή σκόνη αιματίτη. Τα γραφικά μοτίβα του ίασπι που χρησιμοποιούνται στη διακόσμηση των σταθμών του μετρό της πρωτεύουσας, οι πορτοκαλί και ροζ κορνελίοι της Κριμαίας, τα κοραλλιογενή ενδιάμεσα στρώματα συλβίνης και καρναλλίτη στα στρώματα αλατιού - όλα οφείλουν το χρώμα τους στον αιματίτη.

Η κόκκινη βαφή έχει κατασκευαστεί από καιρό από αιματίτη. Όλες οι διάσημες τοιχογραφίες που έγιναν πριν από 15-20 χιλιάδες χρόνια - ο υπέροχος βίσωνας του σπηλαίου Altamira και τα μαμούθ από το διάσημο σπήλαιο του Cape - είναι φτιαγμένες τόσο με καφέ οξείδια όσο και με υδροξείδια σιδήρου.

Μαγνητίτης

Μαγνητίτης, ή μαγνητικό σιδηρομετάλλευμα - ένα ορυκτό που περιέχει 72% σίδηρο. Είναι το πλουσιότερο σιδηρομετάλλευμα. Το αξιοσημείωτο με αυτό το ορυκτό είναι ο φυσικός μαγνητισμός του - η ιδιότητα λόγω της οποίας ανακαλύφθηκε.

Σύμφωνα με τον Ρωμαίο επιστήμονα Πλίνιο, ο μαγνητίτης πήρε το όνομά του από τον Έλληνα ποιμένα Μάγνη. Ο Μάγκνες βοσκούσε το κοπάδι κοντά στο λόφο πάνω από το ποτάμι. Ινδουιστής στη Θεσσαλία. Ξαφνικά, ένα ραβδί με σιδερένια άκρη και σανδάλια στρωμένα με καρφιά προσελκύθηκε από ένα βουνό που αποτελείται από γκρίζα πέτρα. Ο ορυκτός μαγνητίτης, με τη σειρά του, έδωσε το όνομα στον μαγνήτη, το μαγνητικό πεδίο και όλο το μυστηριώδες φαινόμενο του μαγνητισμού, το οποίο έχει μελετηθεί προσεκτικά από την εποχή του Αριστοτέλη μέχρι σήμερα.

Οι μαγνητικές ιδιότητες αυτού του ορυκτού εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σήμερα, κυρίως για την αναζήτηση κοιτασμάτων. Έτσι ανακαλύφθηκαν μοναδικά κοιτάσματα σιδήρου στην περιοχή της Μαγνητικής Ανωμαλίας Κουρσκ (KMA). Το ορυκτό είναι βαρύ: ένα δείγμα μαγνητίτη μεγέθους μήλου ζυγίζει 1,5 kg.

Στην αρχαιότητα, ο μαγνητίτης ήταν προικισμένος με κάθε είδους θεραπευτικές ιδιότητες και την ικανότητα να κάνει θαύματα. Χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή μετάλλου από πληγές και ο Ιβάν ο Τρομερός ανάμεσα στους θησαυρούς του, μαζί με άλλες πέτρες, διατηρούσε τους ασυνήθιστους κρυστάλλους του.

Ο πυρίτης είναι ένα ορυκτό παρόμοιο με τη φωτιά.

Σιδηροπυρίτης - ένα από αυτά τα ορυκτά, βλέποντας το οποίο θέλετε να αναφωνήσετε: "Είναι αλήθεια έτσι;" Είναι δύσκολο να πιστέψουμε ότι η υψηλότερη κατηγορία κοπής και στίλβωσης που μας εντυπωσιάζει στα τεχνητά προϊόντα, στους κρυστάλλους πυρίτη, είναι ένα γενναιόδωρο δώρο της φύσης.

Ο πυρίτης πήρε το όνομά του από την ελληνική λέξη «πύρος» - φωτιά, η οποία σχετίζεται με την ιδιότητά του να σπινθήρα όταν χτυπιέται από χαλύβδινα αντικείμενα. Αυτό το όμορφο ορυκτό χτυπά με ένα χρυσό χρώμα, μια λαμπερή γυαλάδα σε σχεδόν πάντα καθαρές άκρες. Λόγω των ιδιοτήτων του, ο πυρίτης είναι γνωστός από την αρχαιότητα, και κατά τη διάρκεια επιδημιών της χρυσοθηρίας, ο πυρίτης σπινθηρίζει σε μια φλέβα χαλαζία γύρισε περισσότερα από ένα ζεστά κεφάλια. Ακόμη και τώρα, οι αρχάριοι λάτρεις της πέτρας συχνά μπερδεύουν τον πυρίτη με τον χρυσό.

Ο πυρίτης είναι ένα πανταχού παρόν ορυκτό: σχηματίζεται από μάγμα, από ατμούς και διαλύματα, ακόμη και από ιζήματα, κάθε φορά σε συγκεκριμένες μορφές και συνδυασμούς. Είναι γνωστή μια περίπτωση όταν, για αρκετές δεκαετίες, το σώμα ενός ανθρακωρύχου που έπεσε σε ορυχείο μετατράπηκε σε πυρίτη. Υπάρχει πολύ σίδηρος στον πυρίτη - 46,5%, αλλά είναι ακριβό και ασύμφορο η εξαγωγή του.

Ιστορία

Ο σίδηρος ως οργανικό υλικό είναι γνωστός από την αρχαιότητα. Τα παλαιότερα προϊόντα σιδήρου που βρέθηκαν κατά τις αρχαιολογικές ανασκαφές χρονολογούνται στην 4η χιλιετία π.Χ. μι. και ανήκουν στον αρχαίο σουμεριακό και αρχαίο αιγυπτιακό πολιτισμό. Αυτά είναι κατασκευασμένα από μετεωρικό σίδηρο, δηλαδή κράμα σιδήρου και νικελίου (η περιεκτικότητα του τελευταίου κυμαίνεται από 5 έως 30%), κοσμήματα από αιγυπτιακούς τάφους (περίπου 3800 π.Χ.) και ένα στιλέτο από την πόλη Ουρ των Σουμερίων (περίπου 3100 π.Χ.) ε.). Προφανώς, ένα από τα ονόματα του σιδήρου στα ελληνικά και στα λατινικά προέρχεται από την ουράνια προέλευση του μετεωρικού σιδήρου: "sider" (που σημαίνει "αστέρι").

Τα προϊόντα σιδήρου που προέρχονται από την τήξη είναι γνωστά από την εποχή της εγκατάστασης των Αριών φυλών από την Ευρώπη στην Ασία, τα νησιά της Μεσογείου και πέρα ​​(τέλη 4ης και 3ης χιλιετίας π.Χ.). Τα παλαιότερα γνωστά σιδερένια εργαλεία είναι χαλύβδινες λεπίδες που βρέθηκαν στην τοιχοποιία της πυραμίδας του Χέοπα στην Αίγυπτο (χτίστηκε γύρω στο 2530 π.Χ.). Όπως έδειξαν οι ανασκαφές στην έρημο της Νουβίας, ήδη εκείνες τις μέρες οι Αιγύπτιοι, προσπαθούσαν να διαχωρίσουν τον εξορυσσόμενο χρυσό από τη βαριά άμμο μαγνητίτη, το φρυγμένο μετάλλευμα με πίτουρο και παρόμοιες ουσίες που περιέχουν άνθρακα. Ως αποτέλεσμα, ένα στρώμα ζυμώδους σιδήρου επέπλεε στην επιφάνεια του τήγματος χρυσού, το οποίο επεξεργαζόταν ξεχωριστά. Από αυτό το σίδερο σφυρηλατήθηκαν εργαλεία, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που βρέθηκαν στην πυραμίδα του Χέοπα. Ωστόσο, μετά τον εγγονό του Χέοπα Μενκάουρ (2471-2465 π.Χ.), σημειώθηκε αναταραχή στην Αίγυπτο: οι ευγενείς, με επικεφαλής τους ιερείς του θεού Ρα, ανέτρεψαν την κυρίαρχη δυναστεία και ξεκίνησε ένα άλμα σφετεριστών, που έληξε με την προσχώρηση του φαραώ της επόμενης δυναστείας, Ουζέρκαρ, τον οποίο οι ιερείς δήλωσαν ως γιος και ενσάρκωση του ίδιου του θεού Ρα (από τότε αυτό έγινε το επίσημο καθεστώς των Φαραώ). Κατά τη διάρκεια αυτής της αναταραχής, οι πολιτιστικές και τεχνικές γνώσεις των Αιγυπτίων έπεσαν σε αποσύνθεση και, καθώς η τέχνη της κατασκευής των πυραμίδων υποβαθμίστηκε, η τεχνολογία παραγωγής σιδήρου χάθηκε, σε σημείο που αργότερα, ενώ εξερευνούσαν τη χερσόνησο του Σινά αναζητώντας μετάλλευμα χαλκού, οι Αιγύπτιοι δεν έδωσαν καμία σημασία στα κοιτάσματα σιδηρομεταλλεύματος εκεί, αλλά λάμβαναν σίδηρο από γειτονικούς Χετταίους και Μιτάνους.

Ο πρώτος κατέκτησε την παραγωγή σιδήρου Hatt, αυτό υποδεικνύεται από την παλαιότερη (2η χιλιετία π.Χ.) αναφορά του σιδήρου στα κείμενα των Χετταίων, οι οποίοι ίδρυσαν την αυτοκρατορία τους στην επικράτεια των Hatt (σύγχρονη Ανατολία στην Τουρκία). Έτσι, στο κείμενο του βασιλιά των Χετταίων Anitta (περίπου 1800 π.Χ.) λέει:

Όταν πήγα σε μια εκστρατεία στην πόλη Puruskhanda, ένας άντρας από την πόλη Puruskhanda ήρθε να με προσκυνήσει (...;) και μου παρουσίασε 1 σιδερένιο θρόνο και 1 σιδερένιο σκήπτρο (;) ως ένδειξη ταπεινοφροσύνης (?)...

(πηγή: Giorgadze G. G.// Δελτίο αρχαίας ιστορίας. 1965. Αρ. 4.)

Στην αρχαιότητα, οι χαλίμπ ήταν φημισμένοι ως κύριοι των προϊόντων σιδήρου. Ο θρύλος των Αργοναυτών (η εκστρατεία τους στην Κολχίδα έγινε περίπου 50 χρόνια πριν από τον Τρωικό πόλεμο) λέει ότι ο βασιλιάς της Κολχίδας Eet έδωσε στον Ιάσονα ένα σιδερένιο άροτρο για να οργώσει το χωράφι του Άρη και περιγράφονται οι υπήκοοί του, οι χάλιμπερ. :

Δεν οργώνουν τη γη, δεν φυτεύουν οπωροφόρα δέντρα, δεν βόσκουν κοπάδια σε πλούσια λιβάδια. εξάγουν μετάλλευμα και σίδηρο από την ακαλλιέργητη γη και τους ανταλλάσσουν τρόφιμα. Η μέρα δεν ξεκινά για αυτούς χωρίς σκληρή δουλειά, περνούν στο σκοτάδι της νύχτας και τον πυκνό καπνό, δουλεύοντας όλη μέρα…

Ο Αριστοτέλης περιέγραψε τη μέθοδο απόκτησης του χάλυβα: «Οι Χαλίμπ έπλυναν την άμμο του ποταμού της χώρας τους αρκετές φορές - διαχωρίζοντας έτσι το μαύρο συμπύκνωμα (ένα βαρύ κλάσμα που αποτελείται κυρίως από μαγνητίτη και αιματίτη) και το έλιωσαν σε φούρνους. το μέταλλο που αποκτήθηκε είχε ένα ασημί χρώμα και ήταν ανοξείδωτο».

Η άμμος μαγνητίτη, που βρίσκεται συχνά σε ολόκληρη την ακτή της Μαύρης Θάλασσας, χρησιμοποιήθηκε ως πρώτη ύλη για την τήξη χάλυβα: αυτές οι άμμοι μαγνητίτη αποτελούνται από ένα μείγμα λεπτών κόκκων μαγνητίτη, τιτανίου-μαγνητίτη ή ιλμενίτη και θραυσμάτων άλλων πετρωμάτων. έτσι ώστε ο χάλυβας που έλιωναν οι Χαλίμπ ήταν κράμα, και είχε εξαιρετικές ιδιότητες. Ένας τόσο περίεργος τρόπος απόκτησης σιδήρου υποδηλώνει ότι οι Χαλίμπ διέδιδαν σίδηρο μόνο ως τεχνολογικό υλικό, αλλά η μέθοδός τους δεν θα μπορούσε να είναι μέθοδος για την ευρεία βιομηχανική παραγωγή προϊόντων σιδήρου. Ωστόσο, η παραγωγή τους λειτούργησε ως ώθηση για την περαιτέρω ανάπτυξη της μεταλλουργίας του σιδήρου.

Στη βαθύτερη αρχαιότητα, ο σίδηρος εκτιμήθηκε περισσότερο από τον χρυσό, και σύμφωνα με την περιγραφή του Στράβωνα, οι αφρικανικές φυλές έδιναν 10 λίβρες χρυσού για 1 λίβρα σιδήρου και σύμφωνα με τις μελέτες του ιστορικού G. Areshyan, το κόστος του χαλκού, το ασήμι, ο χρυσός και ο σίδηρος μεταξύ των αρχαίων Χετταίων ήταν σε αναλογία 1: 160 : 1280: 6400. Εκείνη την εποχή, ο σίδηρος χρησιμοποιήθηκε ως μέταλλο κοσμήματος, θρόνοι και άλλα βασιλικά μνημεία κατασκευάζονταν από αυτό: για παράδειγμα, στην Βιβλικό βιβλίο Δευτερονόμιο 3.11, περιγράφεται ένα «σιδερένιο κρεβάτι» του Ρεφαΐμ βασιλιά Ογ.

Στον τάφο του Τουταγχαμών (γύρω στο 1350 π.Χ.) βρέθηκε ένα στιλέτο φτιαγμένο από σίδηρο σε χρυσό πλαίσιο - πιθανότατα δώρο των Χετταίων για διπλωματικούς σκοπούς. Αλλά οι Χετταίοι δεν προσπάθησαν για την ευρεία διάδοση του σιδήρου και των τεχνολογιών του, κάτι που φαίνεται και από την αλληλογραφία του Αιγύπτιου φαραώ Τουταγχαμών και του πεθερού του Χαττουσίλ, του βασιλιά των Χετταίων, που έφτασε σε εμάς. Ο φαραώ ζητά να στείλει περισσότερο σίδερο και ο βασιλιάς των Χετταίων απαντά διστακτικά ότι τα αποθέματα σιδήρου έχουν τελειώσει και οι σιδηρουργοί είναι απασχολημένοι με αγροτικές εργασίες, οπότε δεν μπορεί να εκπληρώσει το αίτημα του βασιλικού γαμπρού και στέλνει μόνο ένα στιλέτο από «καλό σίδηρο» (δηλαδή ατσάλι). Όπως μπορείτε να δείτε, οι Χετταίοι προσπάθησαν να χρησιμοποιήσουν τις γνώσεις τους για να επιτύχουν στρατιωτικά πλεονεκτήματα και δεν έδωσαν σε άλλους την ευκαιρία να τους προλάβουν. Προφανώς, λοιπόν, τα προϊόντα σιδήρου διαδόθηκαν μόνο μετά τον Τρωικό πόλεμο και την πτώση των Χετταίων, όταν χάρη στην εμπορική δραστηριότητα των Ελλήνων έγινε γνωστή σε πολλούς η τεχνολογία σιδήρου και ανακαλύφθηκαν νέα κοιτάσματα και ορυχεία σιδήρου. Έτσι η Εποχή του Χαλκού αντικαταστάθηκε από την Εποχή του Σιδήρου.

Σύμφωνα με τις περιγραφές του Ομήρου, αν και κατά τη διάρκεια του Τρωικού Πολέμου (περίπου 1250 π.Χ.) τα όπλα κατασκευάζονταν κυρίως από χαλκό και μπρούντζο, ο σίδηρος ήταν ήδη γνωστός και είχε μεγάλη ζήτηση, αν και περισσότερο ως πολύτιμο μέταλλο. Για παράδειγμα, στο 23ο τραγούδι της Ιλιάδας, ο Όμηρος λέει ότι ο Αχιλλέας βράβευσε τον νικητή σε αγώνα ρίψης δίσκου με ένα σιδερένιο δίσκο κραυγής. Οι Αχαιοί εξόρυξαν αυτό το σίδερο από τους Τρώες και τους γειτονικούς λαούς (Ιλιάδα 7.473), συμπεριλαμβανομένων των Χαλίμπ, οι οποίοι πολέμησαν στο πλευρό των Τρώων:

«Άλλοι άνδρες των Αχαιών αγόρασαν μαζί μου κρασί,
Αυτά για κουδούνισμα χαλκού, για γκρι σίδερο άλλαξαν,
Αυτά για δέρματα βοδιού ή βόδια με ψηλό κέρατο,
Αυτά για τους αιχμαλώτους τους. Και ετοιμάζεται μια χαρούμενη γιορτή ..."

Ίσως ο σίδηρος να ήταν ένας από τους λόγους που ώθησαν τους Αχαιούς Έλληνες να μετακομίσουν στη Μικρά Ασία, όπου έμαθαν τα μυστικά της παραγωγής του. Και οι ανασκαφές στην Αθήνα έδειξαν ότι ήδη γύρω στο 1100 π.Χ. μι. και αργότερα τα σιδερένια ξίφη, τα δόρατα, τα τσεκούρια, ακόμη και τα σιδερένια καρφιά ήταν ήδη ευρέως διαδεδομένα. Το βιβλικό βιβλίο του Ιησού του Ναυή 17:16 (πρβλ. Κριτές 14:4) περιγράφει ότι οι Φιλισταίοι (βιβλικό «ΠΙΛΙΣΤΙΜ», και αυτοί ήταν πρωτοελληνικές φυλές συγγενείς με τους μετέπειτα Έλληνες, κυρίως Πελασγούς) είχαν πολλά σιδερένια άρματα, δηλαδή σε αυτό το σίδερο έχει ήδη χρησιμοποιηθεί ευρέως σε μεγάλες ποσότητες.

Ο Όμηρος στην Ιλιάδα και την Οδύσσεια αποκαλεί το σίδερο «σκληρό μέταλλο» και περιγράφει τη σκλήρυνση των εργαλείων:

«Ένας γρήγορος πλαστογράφος, έχοντας φτιάξει ένα τσεκούρι ή ένα τσεκούρι,
Μέταλλο στο νερό, θερμαίνοντάς το έτσι ώστε να διπλασιαστεί
Είχε ένα φρούριο, βυθίζεται ..."

Ο Όμηρος αποκαλεί το σίδηρο δύσκολο, επειδή στην αρχαιότητα η κύρια μέθοδος απόκτησής του ήταν η διαδικασία της ακατέργαστης εμφύσησης: εναλλασσόμενα στρώματα σιδηρομεταλλεύματος και άνθρακα φρύνωναν σε ειδικούς φούρνους (σφυρηλάτες - από το αρχαίο "Κέρας" - ένα κέρατο, ένας σωλήνας, αρχικά ήταν απλώς ένας σωλήνας σκαμμένος στο έδαφος, συνήθως οριζόντια στην πλαγιά μιας χαράδρας). Στην εστία, τα οξείδια του σιδήρου μειώνονται σε μέταλλο με ζεστό άνθρακα, το οποίο αφαιρεί οξυγόνο, οξειδώνοντας σε μονοξείδιο του άνθρακα και ως αποτέλεσμα αυτής της φρύξης του μεταλλεύματος με άνθρακα, ελήφθη ο σίδηρος με άνθη ζύμης (σπογγώδης). Το Kritsu καθαρίστηκε από τη σκωρία σφυρηλατώντας, αποσπώντας τις ακαθαρσίες με δυνατά χτυπήματα σφυριού. Οι πρώτες εστίες είχαν σχετικά χαμηλή θερμοκρασία - αισθητά χαμηλότερη από το σημείο τήξης του χυτοσιδήρου, οπότε ο σίδηρος αποδείχθηκε ότι ήταν σχετικά χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Για την απόκτηση ισχυρού χάλυβα χρειάστηκε να φρύξουμε και να σφυρηλατήσουμε τη σιδερένια κρίτσα με κάρβουνο πολλές φορές, ενώ το επιφανειακό στρώμα του μετάλλου κορέστηκε επιπλέον με άνθρακα και σκληρύνθηκε. Έτσι αποκτήθηκε ο «καλός σίδηρος» - και παρόλο που απαιτούσε πολλή δουλειά, τα προϊόντα που αποκτήθηκαν με αυτόν τον τρόπο ήταν σημαντικά ισχυρότερα και σκληρότερα από τα χάλκινα.

Στο μέλλον, έμαθαν πώς να φτιάχνουν πιο αποδοτικούς φούρνους (στα ρωσικά - υψικάμινος, domnitsa) για την παραγωγή χάλυβα, και χρησιμοποίησαν γούνες για την παροχή αέρα στον κλίβανο. Ήδη οι Ρωμαίοι μπόρεσαν να φέρουν τη θερμοκρασία στον κλίβανο στο λιώσιμο του χάλυβα (περίπου 1400 μοίρες και ο καθαρός σίδηρος λιώνει στους 1535 βαθμούς). Σε αυτή την περίπτωση, ο χυτοσίδηρος σχηματίζεται με σημείο τήξης 1100-1200 μοίρες, το οποίο είναι πολύ εύθραυστο στη στερεά κατάσταση (δεν επιδέχεται καν σφυρηλάτηση) και δεν έχει την ελαστικότητα του χάλυβα. Αρχικά θεωρήθηκε επιβλαβές υποπροϊόν. ακατέργαστος σίδηρος, στα ρωσικά, χυτοσίδηρος, πλινθώματα, από όπου, στην πραγματικότητα, προέρχεται η λέξη χυτοσίδηρος), αλλά στη συνέχεια αποδείχθηκε ότι όταν ξανατήκεται σε φούρνο με αυξημένο αέρα να φυσάει μέσα του, ο χυτοσίδηρος μετατρέπεται σε καλής ποιότητας χάλυβα, ως περίσσεια ο άνθρακας καίγεται. Μια τέτοια διαδικασία δύο σταδίων για την παραγωγή χάλυβα από χυτοσίδηρο αποδείχθηκε απλούστερη και πιο κερδοφόρα από την ανθισμένη, και αυτή η αρχή χρησιμοποιείται χωρίς πολλές αλλαγές για πολλούς αιώνες, παραμένοντας μέχρι σήμερα η κύρια μέθοδος για την παραγωγή σιδήρου υλικά.

Βιβλιογραφία: Καρλ Μπακς.Πλούτος του εσωτερικού της γης. Μ .: Πρόοδος, 1986, σελ. 244, κεφάλαιο «Σίδηρος»

προέλευση του ονόματος

Υπάρχουν διάφορες εκδοχές για την προέλευση της σλαβικής λέξης "σίδερο" (λεκορωσικά zhalez, ουκρανικά zalizo, παλιά σλαβ. σίδερο, διόγκωμα. σίδερο, Serbohorv. zhezo, πολωνικά. Ζελάζο, Τσεχία železo, Σλοβένο ζελέζο).

Μία από τις ετυμολογίες συνδέει τον Πρασλάβ. *ΖελΕζο με την ελληνική λέξη χαλκός , που σήμαινε σίδηρος και χαλκός, σύμφωνα με μια άλλη εκδοχή *ΖελΕζοπαρόμοια με λέξεις *ζελί«χελώνα» και *μάτι«βράχος», με το γενικό seme «πέτρα». Η τρίτη εκδοχή προτείνει έναν αρχαίο δανεισμό από μια άγνωστη γλώσσα.

Οι γερμανικές γλώσσες δανείστηκαν το όνομα σίδηρος (γοτθ. eisarn, Αγγλικά σίδερο, Γερμανικά Eisen, Κάτω. ijzer, dat. jern, σουηδικός jarn) από την Σέλτικ.

Πρα-κελτική λέξη *ισάρνο-(> OE iarn, OE Bret hoiarn), μάλλον πηγαίνει πίσω στο Proto-IE. *h 1 esh 2 r-no- «αιματοβαμμένος» με τη σημασιολογική ανάπτυξη «αιματοβαμμένος» > «κόκκινος» > «σιδερένιος». Σύμφωνα με μια άλλη υπόθεση, η λέξη αυτή ανάγεται στο pra-i.e. *(H)ish 2ro- «ισχυρός, άγιος, που κατέχει υπερφυσική δύναμη».

αρχαία ελληνική λέξη σίδηρος , μπορεί να έχει δανειστεί από την ίδια πηγή με τις σλαβικές, γερμανικές και βαλτικές λέξεις για το ασήμι.

Το όνομα του φυσικού ανθρακικού σιδήρου (σιδερίτης) προέρχεται από το λατ. σιδερέους- αστρικό Πράγματι, το πρώτο σίδερο που έπεσε στα χέρια των ανθρώπων ήταν μετεωρικής προέλευσης. Ίσως αυτή η σύμπτωση να μην είναι τυχαία. Ειδικότερα η αρχαία ελληνική λέξη sideros (σίδηρος)για σίδερο και λατινικά sidus, που σημαίνει «αστέρι», πιθανότατα έχουν κοινή προέλευση.

ισότοπα

Ο φυσικός σίδηρος αποτελείται από τέσσερα σταθερά ισότοπα: 54 Fe (ισοτοπική αφθονία 5,845%), 56 Fe (91,754%), 57 Fe (2,119%) και 58 Fe (0,282%). Περισσότερα από 20 ασταθή ισότοπα σιδήρου με αριθμούς μάζας από 45 έως 72 είναι επίσης γνωστά, τα πιο σταθερά από τα οποία είναι 60 Fe (ο χρόνος ημιζωής σύμφωνα με δεδομένα που ενημερώθηκαν το 2009 είναι 2,6 εκατομμύρια χρόνια), 55 Fe (2,737 έτη), 59 Fe ( 44.495 ημέρες) και 52 Fe (8.275 ώρες). Τα υπόλοιπα ισότοπα έχουν χρόνο ημιζωής μικρότερο από 10 λεπτά.

Το ισότοπο σιδήρου 56 Fe είναι από τους πιο σταθερούς πυρήνες: όλα τα ακόλουθα στοιχεία μπορούν να μειώσουν την ενέργεια δέσμευσης ανά νουκλεόνιο με διάσπαση και όλα τα προηγούμενα στοιχεία, κατ' αρχήν, θα μπορούσαν να μειώσουν την ενέργεια δέσμευσης ανά νουκλεόνιο λόγω σύντηξης. Πιστεύεται ότι μια σειρά από σύνθεση στοιχείων στους πυρήνες των κανονικών αστεριών τελειώνει με σίδηρο (βλέπε Iron star) και όλα τα επόμενα στοιχεία μπορούν να σχηματιστούν μόνο ως αποτέλεσμα εκρήξεων σουπερνόβα.

Γεωχημεία του σιδήρου

Υδροθερμική πηγή με σιδηρούχο νερό. Τα οξείδια του σιδήρου γίνονται καφέ

Ο σίδηρος είναι ένα από τα πιο κοινά στοιχεία στο ηλιακό σύστημα, ειδικά στους επίγειους πλανήτες, ιδιαίτερα στη Γη. Σημαντικό μέρος του σιδήρου των επίγειων πλανητών βρίσκεται στους πυρήνες των πλανητών, όπου η περιεκτικότητά του εκτιμάται ότι είναι περίπου 90%. Η περιεκτικότητα σε σίδηρο στον φλοιό της γης είναι 5%, και στον μανδύα περίπου 12%. Από τα μέταλλα, ο σίδηρος είναι δεύτερος μόνο μετά το αλουμίνιο όσον αφορά την αφθονία στον φλοιό. Ταυτόχρονα, περίπου το 86% του συνόλου του σιδήρου βρίσκεται στον πυρήνα και το 14% στον μανδύα. Η περιεκτικότητα σε σίδηρο αυξάνεται σημαντικά στα πυριγενή πετρώματα της βασικής σύνθεσης, όπου συνδέεται με πυροξένιο, αμφιβολία, ολιβίνη και βιοτίτη. Σε βιομηχανικές συγκεντρώσεις, ο σίδηρος συσσωρεύεται κατά τη διάρκεια σχεδόν όλων των εξωγενών και ενδογενών διεργασιών που συμβαίνουν στο φλοιό της γης. Στο θαλασσινό νερό, ο σίδηρος περιέχεται σε πολύ μικρές ποσότητες 0,002-0,02 mg/l. Στο νερό του ποταμού, είναι ελαφρώς υψηλότερο - 2 mg / l.

Γεωχημικές ιδιότητες του σιδήρου

Το πιο σημαντικό γεωχημικό χαρακτηριστικό του σιδήρου είναι η παρουσία αρκετών καταστάσεων οξείδωσης. Ο σίδηρος σε ουδέτερη μορφή -μεταλλική- συνθέτει τον πυρήνα της γης, που πιθανώς υπάρχει στον μανδύα και πολύ σπάνια βρίσκεται στον φλοιό της γης. Ο σίδηρος FeO είναι η κύρια μορφή σιδήρου στον μανδύα και στο φλοιό της γης. Το οξείδιο του σιδήρου Fe 2 O 3 είναι χαρακτηριστικό των ανώτατων, πιο οξειδωμένων, τμημάτων του φλοιού της γης, ιδιαίτερα των ιζηματογενών πετρωμάτων.

Όσον αφορά τις κρυσταλλικές χημικές ιδιότητες, το ιόν Fe 2+ είναι κοντά στα ιόντα Mg 2+ και Ca 2+, άλλα κύρια στοιχεία που αποτελούν σημαντικό μέρος όλων των επίγειων πετρωμάτων. Λόγω της κρυσταλλικής χημικής ομοιότητάς τους, ο σίδηρος αντικαθιστά το μαγνήσιο και, εν μέρει, το ασβέστιο σε πολλά πυριτικά άλατα. Η περιεκτικότητα σε σίδηρο σε μεταλλικά στοιχεία ποικίλης σύστασης συνήθως αυξάνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας.

ορυκτά σιδήρου

Είναι γνωστός ένας μεγάλος αριθμός μεταλλευμάτων και ορυκτών που περιέχουν σίδηρο. Μεγαλύτερης πρακτικής σημασίας είναι το κόκκινο σιδηρομετάλλευμα (αιματίτης, Fe 2 O 3, περιέχει έως και 70% Fe), το μαγνητικό σιδηρομετάλλευμα (μαγνητίτης, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4, περιέχει 72,4% Fe), το καφέ σιδηρομετάλλευμα ή λιμονίτης (γκαιθίτης και υδρογοαιθίτης, FeOOH και FeOOH nH 2 O, αντίστοιχα). Ο γαιθίτης και ο υδρογοηθίτης απαντώνται συχνότερα σε κρούστες που ξεπερνούν τις καιρικές συνθήκες, σχηματίζοντας τα λεγόμενα «σιδερένια καπέλα», το πάχος των οποίων φτάνει αρκετές εκατοντάδες μέτρα. Μπορεί επίσης να είναι ιζηματογενούς προέλευσης, να πέφτουν από κολλοειδή διαλύματα σε λίμνες ή παράκτιες περιοχές των θαλασσών. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζονται σιδηρομεταλλεύματα ελαιολιθικά, ή ψυχανθών. Βιβιανίτης Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O βρίσκεται συχνά σε αυτά, σχηματίζοντας μαύρους επιμήκεις κρυστάλλους και ακτινωτά ακτινοβολούμενα συσσωματώματα.

Τα σουλφίδια του σιδήρου είναι επίσης ευρέως διαδεδομένα στη φύση - πυρίτης FeS 2 (θείο ή σιδηροπυρίτης) και πυρροτίτης. Δεν είναι σιδηρομετάλλευμα - ο πυρίτης χρησιμοποιείται για την παραγωγή θειικού οξέος και ο πυρροτίτης περιέχει συχνά νικέλιο και κοβάλτιο.

Όσον αφορά τα αποθέματα σιδηρομεταλλεύματος, η Ρωσία κατέχει την πρώτη θέση στον κόσμο. Η περιεκτικότητα σε σίδηρο στο θαλασσινό νερό είναι 1·10 −5 -1·10 −8%.

Άλλα κοινά ορυκτά σιδήρου είναι:

  • Ο Siderite - FeCO 3 - περιέχει περίπου 35% σίδηρο. Έχει κιτρινωπό-λευκό (με γκρι ή καφέ απόχρωση σε περίπτωση μόλυνσης). Η πυκνότητα είναι 3 g / cm³ και η σκληρότητα είναι 3,5-4,5 στην κλίμακα Mohs.
  • Μαρκασίτης - FeS 2 - περιέχει 46,6% σίδηρο. Εμφανίζεται με τη μορφή κίτρινων, όπως ο ορείχαλκος, διπυραμιδικών ρομβικών κρυστάλλων με πυκνότητα 4,6-4,9 g / cm³ και σκληρότητα 5-6 στην κλίμακα Mohs.
  • Ο Lollingite - FeAs 2 - περιέχει 27,2% σίδηρο και εμφανίζεται με τη μορφή ασημί-λευκών διπυραμιδικών ρομβικών κρυστάλλων. Η πυκνότητα είναι 7-7,4 g / cm³, η σκληρότητα είναι 5-5,5 στην κλίμακα Mohs.
  • Το Mispikel - FeAsS - περιέχει 34,3% σίδηρο. Εμφανίζεται με τη μορφή λευκών μονοκλινικών πρισμάτων με πυκνότητα 5,6-6,2 g / cm³ και σκληρότητα 5,5-6 στην κλίμακα Mohs.
  • Ο μελαντερίτης - FeSO 4 7H 2 O - είναι λιγότερο κοινός στη φύση και είναι πράσινος (ή γκρίζος λόγω ακαθαρσιών) μονοκλινικοί κρύσταλλοι με υαλώδη λάμψη, εύθραυστος. Η πυκνότητα είναι 1,8-1,9 g / cm³.
  • Ο βιβιανίτης - Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O - εμφανίζεται με τη μορφή μπλε-γκρι ή πράσινο-γκρι μονοκλινικών κρυστάλλων με πυκνότητα 2,95 g / cm³ και σκληρότητα 1,5-2 στην κλίμακα Mohs.

Εκτός από τα παραπάνω ορυκτά σιδήρου, υπάρχουν, για παράδειγμα:

Κύρια κοιτάσματα

Σύμφωνα με το Γεωλογικό Ινστιτούτο των ΗΠΑ (εκτίμηση του 2011), τα αποδεδειγμένα αποθέματα σιδηρομεταλλεύματος στον κόσμο είναι περίπου 178 δισεκατομμύρια τόνοι. Τα κύρια κοιτάσματα σιδήρου βρίσκονται στη Βραζιλία (1η θέση), στην Αυστραλία, στις ΗΠΑ, στον Καναδά, στη Σουηδία, στη Βενεζουέλα, στη Λιβερία, στην Ουκρανία, στη Γαλλία, στην Ινδία. Στη Ρωσία, ο σίδηρος εξορύσσεται στη Μαγνητική Ανωμαλία του Κουρσκ (KMA), στη χερσόνησο Κόλα, στην Καρελία και στη Σιβηρία. Πρόσφατα, σημαντικό ρόλο έχουν αποκτήσει τα κοιτάσματα βυθού των ωκεανών, στα οποία ο σίδηρος, μαζί με το μαγγάνιο και άλλα πολύτιμα μέταλλα, βρίσκεται σε οζίδια.

Παραλαβή

Στη βιομηχανία, ο σίδηρος λαμβάνεται από σιδηρομετάλλευμα, κυρίως από αιματίτη (Fe 2 O 3) και μαγνητίτη (FeO Fe 2 O 3).

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι εξαγωγής σιδήρου από μεταλλεύματα. Η πιο κοινή είναι η διαδικασία τομέα.

Το πρώτο στάδιο παραγωγής είναι η αναγωγή του σιδήρου με άνθρακα σε υψικάμινο σε θερμοκρασία 2000°C. Σε μια υψικάμινο, ο άνθρακας με τη μορφή οπτάνθρακα, το σιδηρομετάλλευμα με τη μορφή πυροσυσσωμάτωσης ή σφαιριδίων και η ροή (όπως ο ασβεστόλιθος) τροφοδοτούνται από πάνω και συναντώνται από ένα ρεύμα εγχυόμενου θερμού αέρα από κάτω.

Στον κλίβανο, ο άνθρακας με τη μορφή οπτάνθρακα οξειδώνεται σε μονοξείδιο του άνθρακα. Αυτό το οξείδιο σχηματίζεται κατά την καύση σε έλλειψη οξυγόνου:

Με τη σειρά του, το μονοξείδιο του άνθρακα ανακτά το σίδηρο από το μετάλλευμα. Για να γίνει αυτή η αντίδραση γρηγορότερα, το θερμαινόμενο μονοξείδιο του άνθρακα διέρχεται μέσω του οξειδίου του σιδήρου (III):

Το οξείδιο του ασβεστίου συνδυάζεται με το διοξείδιο του πυριτίου, σχηματίζοντας μια σκωρία - μεταπυριτικό ασβέστιο:

Η σκωρία, σε αντίθεση με το διοξείδιο του πυριτίου, τήκεται σε κλίβανο. Ελαφρύτερη από τον σίδηρο, η σκωρία επιπλέει στην επιφάνεια - αυτή η ιδιότητα σας επιτρέπει να διαχωρίσετε τη σκωρία από το μέταλλο. Η σκωρία μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί στις κατασκευές και τη γεωργία. Το τήγμα σιδήρου που λαμβάνεται σε υψικάμινο περιέχει πολύ άνθρακα (χυτοσίδηρο). Εκτός από τέτοιες περιπτώσεις, όταν χρησιμοποιείται απευθείας χυτοσίδηρος, χρειάζεται περαιτέρω επεξεργασία.

Η περίσσεια άνθρακα και άλλες ακαθαρσίες (θείο, φώσφορος) απομακρύνονται από το χυτοσίδηρο με οξείδωση σε φούρνους ανοιχτής εστίας ή σε μετατροπείς. Οι ηλεκτρικοί φούρνοι χρησιμοποιούνται επίσης για την τήξη κραματοποιημένων χάλυβων.

Εκτός από τη διαδικασία της υψικαμίνου, συνηθίζεται η διαδικασία άμεσης παραγωγής σιδήρου. Σε αυτή την περίπτωση, το προθρυμμένο μετάλλευμα αναμιγνύεται με ειδικό πηλό για να σχηματιστούν σφαιρίδια. Τα σφαιρίδια καβουρδίζονται και επεξεργάζονται σε φρεάτιο κλίβανο με θερμά προϊόντα μετατροπής μεθανίου που περιέχουν υδρογόνο. Το υδρογόνο μειώνει εύκολα τον σίδηρο:

,

ενώ δεν υπάρχει μόλυνση του σιδήρου με ακαθαρσίες όπως το θείο και ο φώσφορος, που είναι κοινές ακαθαρσίες στον άνθρακα. Ο σίδηρος λαμβάνεται σε στερεή μορφή και στη συνέχεια λιώνει σε ηλεκτρικούς κλιβάνους.

Ο χημικά καθαρός σίδηρος λαμβάνεται με ηλεκτρόλυση των διαλυμάτων των αλάτων του.

Φυσικές ιδιότητες

Το φαινόμενο του πολυμορφισμού είναι εξαιρετικά σημαντικό για τη μεταλλουργία του χάλυβα. Χάρη στις μεταβάσεις α-γ του κρυσταλλικού πλέγματος λαμβάνει χώρα η θερμική επεξεργασία του χάλυβα. Χωρίς αυτό το φαινόμενο, ο σίδηρος ως βάση του χάλυβα δεν θα είχε λάβει τέτοια ευρεία χρήση.

Ο σίδηρος είναι μέταλλο μετρίως πυρίμαχο. Σε μια σειρά τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων, ο σίδηρος βρίσκεται μπροστά από το υδρογόνο και αντιδρά εύκολα με αραιά οξέα. Έτσι, ο σίδηρος ανήκει στα μέταλλα μέσης δραστικότητας.

Το σημείο τήξης του σιδήρου είναι 1539 °C, το σημείο βρασμού είναι 2862 °C.

Χημικές ιδιότητες

Χαρακτηριστικές καταστάσεις οξείδωσης

  • Το οξύ δεν υπάρχει στην ελεύθερη του μορφή - έχουν ληφθεί μόνο τα άλατά του.

Για το σίδηρο, οι καταστάσεις οξείδωσης του σιδήρου είναι χαρακτηριστικές - +2 και +3.

Η κατάσταση οξείδωσης +2 αντιστοιχεί σε μαύρο οξείδιο FeO και πράσινο υδροξείδιο Fe(OH) 2 . Είναι βασικά. Στα άλατα, ο Fe(+2) υπάρχει ως κατιόν. Ο Fe(+2) είναι ένας ασθενής αναγωγικός παράγοντας.

+3 καταστάσεις οξείδωσης αντιστοιχούν σε κόκκινο-καφέ οξείδιο Fe 2 O 3 και καφέ υδροξείδιο Fe(OH) 3. Είναι αμφοτερικής φύσης, αν και οι όξινες και βασικές τους ιδιότητες εκφράζονται ασθενώς. Έτσι, τα ιόντα Fe 3+ υδρολύονται πλήρως ακόμη και σε όξινο περιβάλλον. Το Fe (OH) 3 διαλύεται (και ακόμη και τότε όχι εντελώς), μόνο σε συμπυκνωμένα αλκάλια. Το Fe 2 O 3 αντιδρά με τα αλκάλια μόνο όταν συντήκεται, δίνοντας φερρίτες (τυπικά άλατα ενός οξέος που δεν υπάρχει σε ελεύθερη μορφή οξέος HFeO 2):

Ο σίδηρος (+3) παρουσιάζει τις περισσότερες φορές ασθενείς οξειδωτικές ιδιότητες.

Οι καταστάσεις οξείδωσης +2 και +3 μεταβάλλονται εύκολα μεταξύ τους όταν αλλάζουν οι συνθήκες οξειδοαναγωγής.

Επιπλέον, υπάρχει οξείδιο Fe 3 O 4, η επίσημη κατάσταση οξείδωσης του σιδήρου στην οποία είναι +8/3. Ωστόσο, αυτό το οξείδιο μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως φερρίτης σιδήρου (II) Fe +2 (Fe +3 O 2) 2 .

Υπάρχει επίσης μια κατάσταση οξείδωσης +6. Το αντίστοιχο οξείδιο και υδροξείδιο δεν υπάρχουν σε ελεύθερη μορφή, αλλά έχουν ληφθεί άλατα - φερρικά (π.χ. K 2 FeO 4). Ο σίδηρος (+6) βρίσκεται σε αυτά με τη μορφή ανιόντος. Τα Ferrates είναι ισχυροί οξειδωτικοί παράγοντες.

Ιδιότητες μιας απλής ουσίας

Όταν αποθηκεύεται στον αέρα σε θερμοκρασίες έως 200 ° C, ο σίδηρος καλύπτεται σταδιακά με ένα πυκνό φιλμ οξειδίου, το οποίο εμποδίζει την περαιτέρω οξείδωση του μετάλλου. Στον υγρό αέρα, ο σίδηρος καλύπτεται με ένα χαλαρό στρώμα σκουριάς, το οποίο δεν εμποδίζει την πρόσβαση οξυγόνου και υγρασίας στο μέταλλο και την καταστροφή του. Η σκουριά δεν έχει σταθερή χημική σύσταση· περίπου ο χημικός της τύπος μπορεί να γραφεί ως Fe 2 O 3 xH 2 O.

Ενώσεις σιδήρου(II).

Το οξείδιο του σιδήρου (II) FeO έχει βασικές ιδιότητες, αντιστοιχεί στη βάση Fe (OH) 2. Τα άλατα του σιδήρου (II) έχουν ανοιχτό πράσινο χρώμα. Όταν αποθηκεύονται, ειδικά σε υγρό αέρα, γίνονται καφέ λόγω της οξείδωσης σε σίδηρο (III). Η ίδια διαδικασία συμβαίνει κατά την αποθήκευση υδατικών διαλυμάτων αλάτων σιδήρου(II):

Από τα άλατα σιδήρου (II) σε υδατικά διαλύματα, το άλας του Mohr είναι σταθερό - διπλό αμμώνιο και θειικός σίδηρος (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.

Το εξακυανοφερρικό κάλιο (III) K 3 (κόκκινο άλας αίματος) μπορεί να χρησιμεύσει ως αντιδραστήριο για ιόντα Fe 2+ σε διάλυμα. Όταν τα ιόντα Fe 2+ και 3− αλληλεπιδρούν, κατακρημνίζεται το μπλε του turnbull:

Για τον ποσοτικό προσδιορισμό του σιδήρου (II) σε διάλυμα, χρησιμοποιείται φαινανθρολίνη Phen, η οποία σχηματίζει ένα κόκκινο σύμπλοκο FePhen 3 με σίδηρο (II) (μέγιστη απορρόφηση φωτός - 520 nm) σε ευρεία περιοχή pH (4-9).

Ενώσεις σιδήρου (III).

Οι ενώσεις σιδήρου (III) σε διαλύματα ανάγεται με μεταλλικό σίδηρο:

Ο σίδηρος (III) μπορεί να σχηματίσει διπλά θειικά άλατα με κατιόντα τύπου στυπτηρίας μεμονωμένα φορτισμένα, για παράδειγμα, KFe (SO 4) 2 - στυπτηρία σιδήρου καλίου, (NH 4) Fe (SO 4) 2 - στυπτηρία αμμωνίου σιδήρου, κ.λπ.

Για την ποιοτική ανίχνευση ενώσεων σιδήρου(III) σε διάλυμα, χρησιμοποιείται η ποιοτική αντίδραση των ιόντων Fe 3+ με θειοκυανικά ιόντα SCN −. Όταν τα ιόντα Fe 3+ αλληλεπιδρούν με τα ανιόντα SCN −, σχηματίζεται ένα μείγμα συμπλεγμάτων θειοκυανικού σιδήρου με έντονο κόκκινο χρώμα 2+ , + , Fe(SCN) 3 , -. Η σύνθεση του μείγματος (και επομένως η ένταση του χρώματός του) εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, επομένως αυτή η μέθοδος δεν είναι εφαρμόσιμη για τον ακριβή ποιοτικό προσδιορισμό του σιδήρου.

Ένα άλλο αντιδραστήριο υψηλής ποιότητας για τα ιόντα Fe 3+ είναι το εξακυανοφερρικό κάλιο (II) K 4 (κίτρινο άλας αίματος). Όταν τα ιόντα Fe 3+ και 4− αλληλεπιδρούν, κατακρημνίζεται ένα φωτεινό μπλε ίζημα από μπλε της Πρωσίας:

Ενώσεις σιδήρου(VI).

Οι οξειδωτικές ιδιότητες των φερρατικών χρησιμοποιούνται για την απολύμανση του νερού.

Ενώσεις σιδήρου VII και VIII

Υπάρχουν αναφορές για την ηλεκτροχημική παρασκευή ενώσεων σιδήρου(VIII). , , , ωστόσο, δεν υπάρχουν ανεξάρτητες εργασίες που να επιβεβαιώνουν αυτά τα αποτελέσματα.

Εφαρμογή

Σιδηρομετάλλευμα

Ο σίδηρος είναι ένα από τα πιο χρησιμοποιούμενα μέταλλα, αντιπροσωπεύοντας έως και το 95% της παγκόσμιας μεταλλουργικής παραγωγής.

  • Ο σίδηρος είναι το κύριο συστατικό των χάλυβων και των χυτοσιδήρων - τα πιο σημαντικά δομικά υλικά.
  • Ο σίδηρος μπορεί να είναι μέρος κραμάτων που βασίζονται σε άλλα μέταλλα - για παράδειγμα, νικέλιο.
  • Το μαγνητικό οξείδιο του σιδήρου (μαγνητίτης) είναι ένα σημαντικό υλικό για την κατασκευή συσκευών μακροχρόνιας μνήμης υπολογιστών: σκληροί δίσκοι, δισκέτες κ.λπ.
  • Η σκόνη εξαιρετικά λεπτού μαγνητίτη χρησιμοποιείται σε πολλούς ασπρόμαυρους εκτυπωτές λέιζερ αναμεμειγμένους με κόκκους πολυμερούς ως γραφίτη. Χρησιμοποιεί τόσο το μαύρο χρώμα του μαγνητίτη όσο και την ικανότητά του να προσκολλάται σε έναν μαγνητισμένο κύλινδρο μεταφοράς.
  • Οι μοναδικές σιδηρομαγνητικές ιδιότητες ενός αριθμού κραμάτων με βάση το σίδηρο συμβάλλουν στην ευρεία χρήση τους στην ηλεκτρική μηχανική για τα μαγνητικά κυκλώματα μετασχηματιστών και ηλεκτρικών κινητήρων.
  • Ο χλωριούχος σίδηρος (III) (χλωριούχος σίδηρος) χρησιμοποιείται στην ραδιοερασιτεχνική πρακτική για τη χάραξη πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων.
  • Ο θειικός σίδηρος (θειικός σίδηρος) αναμεμειγμένος με θειικό χαλκό χρησιμοποιείται για τον έλεγχο επιβλαβών μυκήτων στην κηπουρική και τις κατασκευές.
  • Ο σίδηρος χρησιμοποιείται ως άνοδος σε μπαταρίες σιδήρου-νικελίου, μπαταρίες σιδήρου-αέρα.
  • Τα υδατικά διαλύματα χλωριδίων του δισθενούς και του σιδήρου σιδήρου, καθώς και τα θειικά του άλατα, χρησιμοποιούνται ως πηκτικά στον καθαρισμό φυσικών και λυμάτων στην επεξεργασία νερού βιομηχανικών επιχειρήσεων.

Η βιολογική σημασία του σιδήρου

Στους ζωντανούς οργανισμούς, ο σίδηρος είναι ένα σημαντικό ιχνοστοιχείο που καταλύει τις διαδικασίες ανταλλαγής οξυγόνου (αναπνοή). Το σώμα ενός ενήλικα περιέχει περίπου 3,5 γραμμάρια σιδήρου (περίπου 0,02%), εκ των οποίων το 78% είναι το κύριο ενεργό στοιχείο της αιμοσφαιρίνης του αίματος, το υπόλοιπο είναι μέρος των ενζύμων άλλων κυττάρων, καταλύοντας τις διαδικασίες της αναπνοής στα κύτταρα. Η έλλειψη σιδήρου εκδηλώνεται ως ασθένεια του οργανισμού (χλώρωση στα φυτά και αναιμία στα ζώα).

Κανονικά, ο σίδηρος εισέρχεται στα ένζυμα ως σύμπλοκο που ονομάζεται αίμη. Συγκεκριμένα, αυτό το σύμπλεγμα υπάρχει στην αιμοσφαιρίνη, τη σημαντικότερη πρωτεΐνη που εξασφαλίζει τη μεταφορά του οξυγόνου με το αίμα σε όλα τα όργανα του ανθρώπου και των ζώων. Και είναι αυτός που βάφει το αίμα σε ένα χαρακτηριστικό κόκκινο χρώμα.

Συμπλέγματα σιδήρου εκτός της αίμης βρίσκονται, για παράδειγμα, στο ένζυμο μονοοξυγενάση μεθανίου, το οποίο οξειδώνει το μεθάνιο σε μεθανόλη, στο σημαντικό ένζυμο ριβονουκλεοτιδική αναγωγάση, το οποίο εμπλέκεται στη σύνθεση του DNA.

Ανόργανες ενώσεις σιδήρου βρίσκονται σε ορισμένα βακτήρια και μερικές φορές χρησιμοποιούνται από αυτά για τη δέσμευση του ατμοσφαιρικού αζώτου.

Ο σίδηρος εισέρχεται στο σώμα των ζώων και των ανθρώπων με την τροφή (το συκώτι, το κρέας, τα αυγά, τα όσπρια, το ψωμί, τα δημητριακά, τα παντζάρια είναι τα πιο πλούσια σε αυτόν). Είναι ενδιαφέρον ότι μια φορά το σπανάκι συμπεριλήφθηκε λανθασμένα σε αυτήν τη λίστα (λόγω τυπογραφικού λάθους στα αποτελέσματα της ανάλυσης - χάθηκε το «επιπλέον» μηδέν μετά την υποδιαστολή).

Μια υπερβολική δόση σιδήρου (200 mg ή περισσότερο) μπορεί να είναι τοξική. Η υπερβολική δόση σιδήρου καταστέλλει το αντιοξειδωτικό σύστημα του σώματος, επομένως δεν συνιστάται η χρήση σκευασμάτων σιδήρου για υγιή άτομα.

Σημειώσεις

  1. Χημική Εγκυκλοπαίδεια: σε 5 τόμους / Επιμ.: Knunyants I. L. (αρχισυντάκτης). - M .: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια, 1990. - T. 2. - S. 140. - 671 p. - 100.000 αντίτυπα.
  2. Karapetyants M. Kh., Drakin S. I.Γενική και ανόργανη χημεία: Εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. - 4η έκδ., σβησμένο. - Μ.: Χημεία, 2000, ISBN 5-7245-1130-4, σελ. 529
  3. Μ. Βάσμερ.Ετυμολογικό λεξικό της ρωσικής γλώσσας. - Πρόοδος. - 1986. - Τ. 2. - Σ. 42-43.
  4. Trubachev O. N.Σλαβικές ετυμολογίες. // Ερωτήματα σλαβικής γλωσσολογίας, αρ. 2, 1957.
  5. Borys W. Slownik etymologiczny języka polskiego. - Κρακοβία: Wydawnictwo Literackie. - 2005. - Σ. 753-754.
  6. Walde A. Lateinisches etymologisches Wörterbuch. - Carl Winter's Universitätsbuchhandlung. - 1906. - S. 285.
  7. Meye A.Τα κύρια χαρακτηριστικά της γερμανικής ομάδας γλωσσών. - URSS. - 2010. - S. 141.
  8. Ματάσοβιτς Ρ.Ετυμολογικό Λεξικό Πρωτοκελτικής. - Μπρίλ. - 2009. - S. 172.
  9. Mallory, J. P., Adams, D. Q.Εγκυκλοπαίδεια Ινδοευρωπαϊκού Πολιτισμού. - Fitzroy-Dearborn. - 1997. - Σελ. 314.
  10. "Νέα Μέτρηση Ημισείας Ζωής 60 Fe". Επιστολές Φυσικής Ανασκόπησης 103 : 72502. DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.072502.
  11. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). "Η αξιολόγηση NUBASE των ιδιοτήτων πυρηνικών και αποσύνθεσης". Πυρηνική Φυσική Α 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
  12. Yu. M. Shirokov, N. P. Yudin.Πυρηνική φυσική. Μόσχα: Nauka, 1972. Κεφάλαιο Πυρηνική διαστημική φυσική.
  13. R. Ripan, I. Chetyanu.Ανόργανη χημεία // Χημεία μη μετάλλων = Chimia metalelor. - Moscow: Mir, 1972. - T. 2. - S. 482-483. - 871 σ.
  14. Χρυσός και πολύτιμα μέταλλα
  15. Επιστήμη μετάλλων και θερμική επεξεργασία χάλυβα. Αναφ. εκδ. Σε 3 τόμους / Εκδ. M. L. Bershtein, A. G. Rakhshtadt. - 4η έκδ., αναθεωρημένη. και επιπλέον Τ. 2. Βασικές αρχές θερμικής επεξεργασίας. Σε 2 βιβλία. Βιβλίο. 1. M.: Metallurgiya, 1995. 336 p.
  16. T. Takahashi & W.A. Bassett, "High-Pressure Polymorph of Iron" Επιστήμη, Τομ. 145 #3631, 31 Ιουλίου 1964, σελ. 483-486.
  17. Schilt Α. Αναλυτική εφαρμογή της 1,10-φαιναντρολίνης και των σχετικών ενώσεων. Oxford, Pergamon Press, 1969.
  18. Lurie Yu. Yu. Εγχειρίδιο αναλυτικής χημείας. Μ., Χημεία, 1989. S. 297.
  19. Lurie Yu. Yu. Εγχειρίδιο αναλυτικής χημείας. Μ., Chemistry, 1989, S. 315.
  20. Brower G. (επιμ.) Οδηγός ανόργανης σύνθεσης. τ. 5. Μ., Mir, 1985. S. 1757-1757.
  21. Remy G. Μάθημα ανόργανης χημείας. τ. 2. Μ., Mir, 1966. S. 309.
  22. Kiselev Yu. M., Kopelev N. S., Spitsyn V. I., Martynenko L. I. Octal iron // Dokl. Ακαδημία Επιστημών της ΕΣΣΔ. 1987. Τ.292. σελ.628-631
  23. Perfil'ev Yu. D., Kopelev N. S., Kiselev Yu. Ακαδημία Επιστημών της ΕΣΣΔ. 1987. Τ.296. Γ.1406-1409
  24. Kopelev N.S., Kiselev Yu.M., Perfiliev Yu.D. Φασματοσκοπία Mossbauer των οξοσυμπλεγμάτων σιδήρου σε υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης // J. Radioanal. Nucl. Chem. 1992. V.157. R.401-411.
  25. "Κανόνες φυσιολογικών αναγκών για ενέργεια και θρεπτικά συστατικά για διάφορες ομάδες πληθυσμού της Ρωσικής Ομοσπονδίας" MR 2.3.1.2432-08

Πηγές (στην ενότητα Ιστορικό)

  • G. G. Giorgadze.«Κείμενο της Ανίττας» και μερικά ερωτήματα της πρώιμης ιστορίας των Χετταίων
  • R. M. Abramishvili.Για το ζήτημα της ανάπτυξης του σιδήρου στην επικράτεια της Ανατολικής Γεωργίας, VGMG, XXII-B, 1961.
  • Khakhutayshvili D. A.Για την ιστορία της αρχαίας κολχικής μεταλλουργίας σιδήρου. Ερωτήματα αρχαίας ιστορίας (Συλλογή Καυκάσου-Μέσης Ανατολής, τεύχος 4). Τιφλίδα, 1973.
  • Ο Ηρόδοτος.«Ιστορία», 1:28.
  • Ομηρος.Ιλιάδα, Οδύσσεια.
  • Βιργίλιος.«Αινειάδα», 3:105.
  • Αριστοτέλης.«On Incredible Rumors», II, 48. VDI, 1947, No. 2, σελ. 327.
  • Lomonosov M.V.Τα πρώτα θεμέλια της μεταλλουργίας.

δείτε επίσης

  • Κατηγορία: Ενώσεις σιδήρου

Συνδέσεις

  • Ασθένειες που προκαλούνται από ανεπάρκεια και περίσσεια σιδήρου στο ανθρώπινο σώμα
Περιοδικό σύστημα χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev
Fe

Ο σίδηρος στην καθαρή του μορφή είναι ένα γκρι όλκιμο μέταλλο που επεξεργάζεται εύκολα. Κι όμως, για τον άνθρωπο, το στοιχείο Fe είναι πιο πρακτικό σε συνδυασμό με άνθρακα και άλλες ακαθαρσίες που επιτρέπουν το σχηματισμό μεταλλικών κραμάτων - χάλυβων και χυτοσιδήρου. 95% - δηλαδή πόσο από όλα τα μεταλλικά προϊόντα που παράγονται στον πλανήτη περιέχουν σίδηρο ως κύριο στοιχείο.

Σίδηρος: ιστορία

Τα πρώτα προϊόντα σιδήρου που κατασκεύασε ο άνθρωπος χρονολογούνται από τους επιστήμονες στην 4η χιλιετία π.Χ. ε., και μελέτες έχουν δείξει ότι για την παραγωγή τους χρησιμοποιήθηκε μετεωρικός σίδηρος, ο οποίος χαρακτηρίζεται από περιεκτικότητα 5-30% σε νικέλιο. Είναι ενδιαφέρον ότι έως ότου η ανθρωπότητα κατέκτησε την εξόρυξη του Fe με την τήξη του, ο σίδηρος εκτιμήθηκε περισσότερο από τον χρυσό. Αυτό εξηγήθηκε από το γεγονός ότι ο ισχυρότερος και πιο αξιόπιστος χάλυβας ήταν πολύ πιο κατάλληλος για την κατασκευή εργαλείων και όπλων από τον χαλκό και τον μπρούντζο.

Οι αρχαίοι Ρωμαίοι έμαθαν πώς να φτιάχνουν τον πρώτο χυτοσίδηρο: οι φούρνοι τους μπορούσαν να ανεβάσουν τη θερμοκρασία του μεταλλεύματος στους 1400 ° C, ενώ οι 1100-1200 ° C ήταν αρκετοί για το χυτοσίδηρο. Στη συνέχεια, έλαβαν επίσης καθαρό χάλυβα, το σημείο τήξης του που ως γνωστόν είναι 1535 βαθμοί Κελσίου.Κελσίου.

Χημικές ιδιότητες του Fe

Με τι αλληλεπιδρά ο σίδηρος; Ο σίδηρος αλληλεπιδρά με το οξυγόνο, το οποίο συνοδεύεται από το σχηματισμό οξειδίων. με νερό παρουσία οξυγόνου. με θειικό και υδροχλωρικό οξύ:

  • 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4
  • 4Fe + 3O 2 + 6H 2 O \u003d 4Fe (OH) 3
  • Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2
  • Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2

Επίσης, ο σίδηρος αντιδρά στα αλκάλια μόνο εάν πρόκειται για τήγματα ισχυρών οξειδωτικών παραγόντων. Ο σίδηρος δεν αντιδρά με οξειδωτικά μέσα σε συνηθισμένη θερμοκρασία, αλλά αρχίζει πάντα να αντιδρά όταν ανυψώνεται.

Η χρήση του σιδήρου στις κατασκευές

Η χρήση του σιδήρου από τον κατασκευαστικό κλάδο σήμερα δεν μπορεί να υπερεκτιμηθεί, επειδή οι μεταλλικές κατασκευές αποτελούν τη βάση κάθε απολύτως σύγχρονης κατασκευής. Σε αυτόν τον τομέα, ο Fe χρησιμοποιείται στη σύνθεση συμβατικών χάλυβων, χυτοσιδήρου και σφυρήλατος σιδήρου. Αυτό το στοιχείο υπάρχει παντού, από κρίσιμες κατασκευές μέχρι μπουλόνια αγκύρωσης και καρφιά.

Η κατασκευή κτιριακών κατασκευών από χάλυβα είναι πολύ φθηνότερη, εκτός αυτού, εδώ μπορούμε να μιλήσουμε για υψηλότερα ποσοστά κατασκευής. Αυτό αυξάνει σημαντικά τη χρήση σιδήρου στις κατασκευές, ενώ η ίδια η βιομηχανία κυριαρχεί στη χρήση νέων, πιο αποδοτικών και αξιόπιστων κραμάτων με βάση τον Fe.

Η χρήση του σιδήρου στη βιομηχανία

Η χρήση του σιδήρου και των κραμάτων του - χυτοσίδηρος και χάλυβας - είναι η βάση των σύγχρονων μηχανημάτων, εργαλειομηχανών, αεροσκαφών, οργανοποιίας και της κατασκευής άλλου εξοπλισμού. Χάρη στα κυανιούχα και τα οξείδια του Fe, που λειτουργεί η βιομηχανία χρωμάτων και βερνικιών, οι θειικοί σίδηρος χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία του νερού. Η βαριά βιομηχανία είναι εντελώς αδιανόητη χωρίς τη χρήση κραμάτων με βάση το Fe + C. Με μια λέξη, ο σίδηρος είναι ένα αναντικατάστατο, αλλά ταυτόχρονα προσιτό και σχετικά φθηνό μέταλλο, το οποίο στη σύνθεση των κραμάτων έχει σχεδόν απεριόριστο εύρος.


Η χρήση του σιδήρου στην ιατρική

Είναι γνωστό ότι κάθε ενήλικας περιέχει έως και 4 γραμμάρια σιδήρου. Αυτό το στοιχείο είναι εξαιρετικά σημαντικό για τη λειτουργία του οργανισμού, ιδιαίτερα για την υγεία του κυκλοφορικού συστήματος (αιμοσφαιρίνη στα ερυθρά αιμοσφαίρια). Υπάρχουν πολλά φάρμακα με βάση το σίδηρο που σας επιτρέπουν να αυξήσετε την περιεκτικότητα σε Fe για να αποφύγετε την ανάπτυξη σιδηροπενικής αναιμίας.

Σίδερο- μέταλλο, η χρήση του οποίου στη βιομηχανία και την καθημερινή ζωή δεν έχει πρακτικά όρια. Το μερίδιο του σιδήρου στην παγκόσμια παραγωγή μετάλλων είναι περίπου 95%. Η χρήση του, όπως και κάθε άλλο υλικό, οφείλεται σε ορισμένες ιδιότητες.

Ο σίδηρος έχει παίξει τεράστιο ρόλο στην ανάπτυξη του ανθρώπινου πολιτισμού. Ο πρωτόγονος άνθρωπος άρχισε να χρησιμοποιεί σιδερένια εργαλεία αρκετές χιλιετίες π.Χ. Στη συνέχεια, η μόνη πηγή αυτού του μετάλλου ήταν οι μετεωρίτες που έπεσαν στη Γη, οι οποίοι περιείχαν αρκετά καθαρό σίδηρο. Αυτό οδήγησε σε θρύλους μεταξύ πολλών λαών για την ουράνια προέλευση του σιδήρου.

Στα μέσα της II χιλιετίας π.Χ. Στην Αίγυπτο, η εξόρυξη σιδήρου από σιδηρομεταλλεύματα κατακτήθηκε. Πιστεύεται ότι αυτό σηματοδότησε την αρχή της Εποχής του Σιδήρου στην ιστορία της ανθρωπότητας, η οποία αντικατέστησε την Εποχή του Λίθου και του Χαλκού. Ωστόσο, ήδη πριν από 3-4 χιλιάδες χρόνια, οι κάτοικοι της περιοχής της Βόρειας Μαύρης Θάλασσας - οι Κιμμέριοι - έλιωσαν σίδηρο από βάλτο μετάλλευμα.

Ο σίδηρος δεν έχει χάσει τη σημασία του μέχρι σήμερα. Είναι το πιο σημαντικό μέταλλο της σύγχρονης τεχνολογίας. Λόγω της χαμηλής αντοχής του, ο σίδηρος πρακτικά δεν χρησιμοποιείται στην καθαρή του μορφή. Ωστόσο, στην καθημερινή ζωή, τα προϊόντα από χάλυβα ή χυτοσίδηρο ονομάζονται συχνά "σίδερο". Εξάλλου, σημαντικά δομικά υλικά - χάλυβες και χυτοσίδηροι - είναι κράματα σιδήρου με άνθρακα. Κατασκευάζουν μια μεγάλη ποικιλία αντικειμένων.

Το οκταγωνικό βάθρο του μνημείου του πρίγκιπα Βλαντιμίρ είναι χτισμένο από τούβλο και επένδυση από χυτοσίδηρο.

Το πρωτότυπο της γιγαντιαίας δομής του Atomium στις Βρυξέλλες ήταν το μοντέλο του κρυσταλλικού πλέγματος από σίδηρο. Μετά την ανακατασκευή, το Atomium είναι και πάλι ανοιχτό για το κοινό. Το αρχικό κάλυμμα κάθε μπάλας εμβαδού 240 m 2 ήταν κατασκευασμένο από 720 τριγωνικές πλάκες αλουμινίου. Τώρα έχουν αντικατασταθεί από 48 πλάκες από ανοξείδωτο χάλυβα.

Επιπλέον, ο σίδηρος μπορεί να είναι συστατικό κραμάτων που βασίζονται σε άλλα μέταλλα, όπως το νικέλιο. Τα μαγνητικά κράματα περιέχουν επίσης σίδηρο.

Δημιουργούνται υλικά με βάση το σίδηρο που αντέχουν σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, στο κενό και στις υψηλές πιέσεις. Αντιστέκονται με επιτυχία σε επιθετικά περιβάλλοντα, εναλλασσόμενη τάση, ραδιενεργή ακτινοβολία κ.λπ.

Η παραγωγή σιδήρου και των κραμάτων του αυξάνεται συνεχώς. Αυτά τα υλικά είναι καθολικά, τεχνολογικά προηγμένα, διαθέσιμα και χύμα - φθηνά. Η βάση πρώτης ύλης του σιδήρου είναι αρκετά μεγάλη. Τα ήδη εξερευνημένα αποθέματα σιδηρομεταλλεύματος θα διαρκέσουν τουλάχιστον δύο αιώνες. Επομένως, ο σίδηρος θα παραμείνει για πολύ καιρό το «θεμέλιο» του πολιτισμού.

Ο σίδηρος έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό ως καλλιτεχνικό υλικό στην Αίγυπτο, τη Μεσοποταμία και την Ινδία. Από τον Μεσαίωνα, έχουν διατηρηθεί πολυάριθμα αντικείμενα υψηλής τέχνης από κράματα σιδήρου. Οι σύγχρονοι καλλιτέχνες χρησιμοποιούν επίσης ευρέως κράματα σιδήρου. υλικό από τον ιστότοπο

Ανάμεσα στα πολλά καλλιτεχνικά προϊόντα, δεν μπορεί κανείς να αφήσει μακριά από τα μάτια τον «Φοίνικα του Μερτσάλοφ» - έργο τέχνης Ουκρανών δασκάλων. Σφυρηλατήθηκε από τον Aleksey Mertsalov στο Μεταλλουργικό εργοστάσιο Yuzovsky το 1886. Αναγνωρίστηκε ως άξια του Grand Prix της Πανρωσικής Έκθεσης Βιομηχανικής και Τέχνης στο Νίζνι Νόβγκοροντ. Το 1900, ο φοίνικας του Mertsalov, ως μέρος της έκθεσης του φυτού Yuzovsky, έλαβε το υψηλότερο βραβείο στην Παγκόσμια Έκθεση στο Παρίσι.

Και τον ΧΧΙ αιώνα. είναι δύσκολο να βρεθεί μια βιομηχανία όπου δεν χρησιμοποιείται σίδηρος. Η σημασία του δεν έχει μειωθεί με τη μετάβαση πολλών μεταλλικών λειτουργιών σε συνθετικά υλικά που δημιουργούνται από τη χημική βιομηχανία.

Στόχοι μαθήματος:

  • να σχηματίσει μια ιδέα για τις φυσικές και χημικές ιδιότητες του σιδήρου, ανάλογα με τον βαθμό οξείδωσης που παρουσιάζει και τη φύση του οξειδωτικού παράγοντα.
  • να αναπτύξουν τη θεωρητική σκέψη των μαθητών και την ικανότητά τους να προβλέπουν τις ιδιότητες της ύλης, με βάση τη γνώση της δομής της.
  • ανάπτυξη εννοιολογικής σκέψης τέτοιων πράξεων όπως ανάλυση, σύγκριση, γενίκευση, συστηματοποίηση.
  • να αναπτύξουν τέτοιες ιδιότητες σκέψης όπως η αντικειμενικότητα, η συνοπτικότητα και η σαφήνεια, ο αυτοέλεγχος και η δραστηριότητα.

Στόχοι μαθήματος:

  • ενημέρωση των γνώσεων των μαθητών σχετικά με το θέμα: "Η δομή του ατόμου".
  • να οργανώσει τη συλλογική εργασία των μαθητών από τον καθορισμό μιας μαθησιακής εργασίας έως το τελικό αποτέλεσμα (να συντάξετε ένα διάγραμμα αναφοράς για το μάθημα).
  • συνοψίστε το υλικό για το θέμα: "Μέταλλα" και εξετάστε τις ιδιότητες του σιδήρου και την εφαρμογή του.
  • να οργανώσει ανεξάρτητη ερευνητική εργασία σε ζευγάρια για τη μελέτη των χημικών ιδιοτήτων του σιδήρου.
  • οργανώνουν τον αμοιβαίο έλεγχο των μαθητών στην τάξη.

Τύπος μαθήματος:εκμάθηση νέου υλικού.

Αντιδραστήρια και εξοπλισμός:

  • σίδερο (σκόνη, πιάτο, συνδετήρας),
  • θείο,
  • υδροχλωρικό οξύ,
  • θειικός χαλκός (II),
  • σιδερένιο κρυσταλλικό πλέγμα,
  • αφίσες παιχνιδιών,
  • μαγνήτης,
  • μια επιλογή από εικονογραφήσεις για το θέμα,
  • δοκιμαστικοι ΣΩΛΗΝΕΣ,
  • πνευματικός λαμπτήρας,
  • αγώνες,
  • κουτάλι για την καύση εύφλεκτων ουσιών,
  • γεωγραφικούς χάρτες.

Δομή μαθήματος

  1. Εισαγωγικό μέρος.
  2. Εκμάθηση νέου υλικού.
  3. Μήνυμα εργασίας για το σπίτι.
  4. Εμπέδωση της ύλης που μελετήθηκε.

Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων

1. Εισαγωγή

Οργάνωση χρόνου.

Έλεγχος για μαθητές.

Το θέμα του μαθήματος. Γράψτε το θέμα στον πίνακα και στα τετράδια των μαθητών.

2. Εκμάθηση νέου υλικού

Ποιο πιστεύετε ότι θα είναι το θέμα του σημερινού μας μαθήματος;

1. Η εμφάνιση του σιδήρουστον ανθρώπινο πολιτισμό σηματοδότησε την αρχή της Εποχής του Σιδήρου.

Από πού έβγαζαν οι αρχαίοι το σίδηρο σε μια εποχή που δεν ήξεραν ακόμη πώς να τον εξάγουν από το μετάλλευμα; Ο σίδηρος, μεταφρασμένος από τη γλώσσα των Σουμερίων, είναι ένα μέταλλο που "έπεσε από τον ουρανό, παραδεισένιο". Ο πρώτος σίδηρος που συνάντησε η ανθρωπότητα ήταν ο σίδηρος από μετεωρίτες. Απέδειξε για πρώτη φορά ότι «πέφτουν σιδερένιες πέτρες από τον ουρανό», το 1775 ο Ρώσος επιστήμονας P.S. Palace, ο οποίος έφερε στην Αγία Πετρούπολη ένα μπλοκ από αυτοφυή σιδερένιο μετεωρίτη βάρους 600 κιλών. Ο μεγαλύτερος σιδερένιος μετεωρίτης είναι ο μετεωρίτης «Goba», που βρέθηκε το 1920 στη Νοτιοδυτική Αφρική, ζυγίζει περίπου 60 τόνους. Θυμηθείτε τον τάφο του Τουταγχαμών: χρυσός, χρυσός. Η υπέροχη δουλειά απολαμβάνει, η λαμπρότητα τυφλώνει τα μάτια. Να τι γράφει όμως ο K. Kerram στο βιβλίο «Gods, Tombs, Scholars» για το μικρό σιδερένιο φυλαχτό του Τουταγχαμών: η μεγαλύτερη αξία από την άποψη της ιστορίας του πολιτισμού». Στον τάφο του φαραώ βρέθηκαν μόνο λίγα σιδερένια αντικείμενα, ανάμεσά τους ένα σιδερένιο φυλαχτό του θεού Ώρου, ένα μικρό στιλέτο με σιδερένια λεπίδα και μια χρυσή λαβή, ένας μικρός σιδερένιος πάγκος «Ουρς».

Οι επιστήμονες προτείνουν ότι ήταν οι χώρες της Μικράς Ασίας, όπου ζούσαν οι φυλές των Χετταίων, εκεί όπου εμφανίστηκε η σιδηρούχα μεταλλουργία. Ο σίδηρος ήρθε στην Ευρώπη από τη Μικρά Ασία ήδη από την 1η χιλιετία π.Χ. Έτσι ξεκίνησε η Εποχή του Σιδήρου στην Ευρώπη.

Ο περίφημος δαμασκηνός χάλυβας (ή δαμασκηνός χάλυβας) κατασκευάστηκε στην Ανατολή την εποχή του Αριστοτέλη (4ος αιώνας π.Χ.). Όμως η τεχνολογία κατασκευής του κρατήθηκε μυστική για πολλούς αιώνες.

Ονειρευόμουν μια διαφορετική θλίψη
Σχετικά με το γκρίζο χάλυβα της Δαμασκού.
Είδα την ατσάλινη ιδιοσυγκρασία
Ως ένας από τους νεαρούς σκλάβους
Διάλεξε, τον τάισε,
Ώστε επιστρατεύτηκε η σάρκα της δύναμής του.
Αναμονή για την ημερομηνία λήξης
Και μετά μια καυτή λεπίδα
Βυθισμένο σε μυώδη σάρκα
Έβγαλαν την τελειωμένη λεπίδα.
Πιο δυνατός από το ατσάλι, δεν είδα την Ανατολή,
Πιο δυνατό από το ατσάλι και πιο πικρό από τη θλίψη.

Δεδομένου ότι ο χάλυβας Damask είναι ένας χάλυβας με πολύ υψηλή σκληρότητα και ελαστικότητα, τα προϊόντα που κατασκευάζονται από αυτόν έχουν την ικανότητα να μην αμβλύνονται όταν ακονίζονται έντονα. Ο Ρώσος μεταλλουργός P.P. αποκάλυψε το μυστικό του δαμασκηνού χάλυβα. Anosov. Έψυξε πολύ αργά τον καυτό χάλυβα σε ένα ειδικό διάλυμα τεχνικού λαδιού που θερμάνθηκε σε μια ορισμένη θερμοκρασία. κατά τη διαδικασία ψύξης, ο χάλυβας σφυρηλατήθηκε.

(Επίδειξη σχεδίων.)

Σίδερο - ασημί γκρι μέταλλο
Σίδερο - ασημί γκρι μέταλλο

Αυτά τα νύχια είναι φτιαγμένα από σίδηρο
Ο χάλυβας χρησιμοποιείται στην αυτοκινητοβιομηχανία

Ο χάλυβας χρησιμοποιείται για την κατασκευή ιατρικών οργάνων
Ο χάλυβας χρησιμοποιείται για την κατασκευή ατμομηχανών


Όλα τα μέταλλα είναι ευαίσθητα στη διάβρωση



Όλα τα μέταλλα είναι ευαίσθητα στη διάβρωση

2. Η θέση του σιδήρου στο ΠΣΧΕΜ.

Ανακαλύπτουμε τη θέση του σιδήρου στο PSCM, το φορτίο του πυρήνα και την κατανομή των ηλεκτρονίων στο άτομο.

3. Φυσικές ιδιότητες του σιδήρου.

Ποιες φυσικές ιδιότητες του σιδήρου γνωρίζετε;

Ο σίδηρος είναι ένα ασημόλευκο μέταλλο με σημείο τήξης 1539 o C. Είναι πολύ όλκιμο, επομένως επεξεργάζεται εύκολα, σφυρηλατείται, κυλά, σφραγίζεται. Ο σίδηρος έχει την ικανότητα να μαγνητίζεται και να απομαγνητίζεται, επομένως χρησιμοποιείται ως πυρήνες ηλεκτρομαγνητών σε διάφορες ηλεκτρικές μηχανές και συσκευές. Μπορεί να του δοθεί μεγαλύτερη αντοχή και σκληρότητα με μεθόδους θερμικής και μηχανικής δράσης, για παράδειγμα, με σβήσιμο και κύλιση.

Υπάρχουν χημικά καθαρός και τεχνικά καθαρός σίδηρος. Ο τεχνικά καθαρός σίδηρος, στην πραγματικότητα, είναι χάλυβας χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, περιέχει 0,02 -0,04% άνθρακα, και ακόμη λιγότερο οξυγόνο, θείο, άζωτο και φώσφορο. Ο χημικά καθαρός σίδηρος περιέχει λιγότερο από 0,01% ακαθαρσίες. χημικά καθαρό σίδηροασημί-γκρι, γυαλιστερό, σε εμφάνιση πολύ παρόμοια με το μέταλλο πλατίνας. Ο χημικά καθαρός σίδηρος είναι ανθεκτικός στη διάβρωση (θυμηθείτε τι είναι διάβρωση; Επίδειξη διαβρωτικού καρφιού) και αντέχει καλά στα οξέα. Ωστόσο, ασήμαντα κλάσματα ακαθαρσιών του στερούν αυτές τις πολύτιμες ιδιότητες.

4. Χημικές ιδιότητες του σιδήρου.

Με βάση τις γνώσεις για τις χημικές ιδιότητες των μετάλλων, ποιες πιστεύετε ότι θα είναι οι χημικές ιδιότητες του σιδήρου;

Επίδειξη εμπειριών.

  • Η αλληλεπίδραση του σιδήρου με το θείο.

Πρακτική δουλειά.

  • Η αλληλεπίδραση του σιδήρου με το υδροχλωρικό οξύ.
  • Αλληλεπίδραση σιδήρου με θειικό χαλκό (II).

5. Η χρήση σιδήρου.

Συνομιλία για:

- Πώς σκέφτεστε, ποια είναι η κατανομή του σιδήρου στη φύση;

Ο σίδηρος είναι ένα από τα πιο κοινά στοιχεία στη φύση. Στον φλοιό της γης, το κλάσμα μάζας του είναι 5,1%, σύμφωνα με αυτόν τον δείκτη, είναι δεύτερο μόνο μετά το οξυγόνο, το πυρίτιο και το αλουμίνιο. Πολύ σίδηρος βρίσκεται επίσης στα ουράνια σώματα, κάτι που προκύπτει από τα δεδομένα της φασματικής ανάλυσης. Σε δείγματα σεληνιακού εδάφους, τα οποία παραδόθηκαν από τον αυτόματο σταθμό «Luna», βρέθηκε σίδηρος σε μη οξειδωμένη κατάσταση.

Τα μεταλλεύματα σιδήρου είναι αρκετά διαδεδομένα στη Γη. Τα ονόματα των βουνών στα Ουράλια μιλούν από μόνα τους: High, Magnetic, Iron. Οι γεωργοί χημικοί βρίσκουν ενώσεις σιδήρου στα εδάφη.

Με ποια μορφή εμφανίζεται ο σίδηρος στη φύση;

Ο σίδηρος βρίσκεται στα περισσότερα πετρώματα. Για τη λήψη σιδήρου χρησιμοποιούνται σιδηρομεταλλεύματα με περιεκτικότητα σε σίδηρο 30-70% ή περισσότερο. Τα κύρια μεταλλεύματα σιδήρου είναι: μαγνητίτης - Fe 3 O 4 περιέχει 72% σίδηρο, κοιτάσματα βρίσκονται στα Νότια Ουράλια, η μαγνητική ανωμαλία του Kursk. αιματίτης - Fe 2 O 3 περιέχει έως και 65% σίδηρο, τέτοια κοιτάσματα βρίσκονται στην περιοχή Krivoy Rog. λιμονίτης - Fe 2 O 3 * nH 2 O περιέχει έως και 60% σίδηρο, οι αποθέσεις βρίσκονται στην Κριμαία. πυρίτης - FeS 2 περιέχει περίπου 47% σίδηρο, αποθέσεις βρίσκονται στα Ουράλια. (Εργασία με χάρτες περιγράμματος).

Ποιος είναι ο ρόλος του σιδήρου στη ζωή του ανθρώπου και των φυτών;

Οι βιοχημικοί έχουν ανακαλύψει τον σημαντικό ρόλο του σιδήρου στη ζωή των φυτών, των ζώων και των ανθρώπων. Ως μέρος μιας εξαιρετικά πολύπλοκης οργανικής ένωσης που ονομάζεται αιμοσφαιρίνη, ο σίδηρος καθορίζει το κόκκινο χρώμα αυτής της ουσίας, το οποίο με τη σειρά του καθορίζει το χρώμα του αίματος των ανθρώπων και των ζώων. Το σώμα ενός ενήλικα περιέχει 3 g καθαρού σιδήρου, το 75% του οποίου είναι μέρος της αιμοσφαιρίνης. Ο κύριος ρόλος της αιμοσφαιρίνης είναι η μεταφορά οξυγόνου από τους πνεύμονες στους ιστούς και προς την αντίθετη κατεύθυνση - CO 2.

Τα φυτά χρειάζονται επίσης σίδηρο. Αποτελεί μέρος του κυτταροπλάσματος, συμμετέχει στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Τα φυτά που αναπτύσσονται σε υπόστρωμα χωρίς σίδηρο έχουν λευκά φύλλα. Μια μικρή προσθήκη σιδήρου στο υπόστρωμα - και πρασινίζουν. Επιπλέον, αξίζει να αλείψετε ένα λευκό φύλλο με διάλυμα αλατιού που περιέχει σίδηρο και σύντομα το λερωμένο μέρος γίνεται πράσινο.

Έτσι, από τον ίδιο λόγο - την παρουσία σιδήρου σε χυμούς και ιστούς - τα φύλλα των φυτών πρασινίζουν χαρούμενα και τα μάγουλα ενός ατόμου κοκκινίζουν έντονα.

Περίπου το 90% των μετάλλων που χρησιμοποιεί η ανθρωπότητα είναι κράματα με βάση το σίδηρο. Υπάρχει πολύ σίδηρος που λιώνεται στον κόσμο, περίπου 50 φορές περισσότερο από το αλουμίνιο, για να μην αναφέρουμε άλλα μέταλλα. Τα κράματα με βάση τον σίδηρο είναι γενικής χρήσης, τεχνολογικά προηγμένα, προσιτά και φθηνά. Ο σίδηρος έχει από καιρό να είναι το θεμέλιο του πολιτισμού.

3. Δημοσιεύστε πράγματα στο σπίτι

14, π.χ. Νο. 6, 8, 9 (σύμφωνα με το βιβλίο εργασίας για το σχολικό βιβλίο του O.S Gabrielyan “Chemistry 9”, 2003).

4. Εμπέδωση της μελετημένης ύλης

  1. Χρησιμοποιώντας το διάγραμμα αναφοράς που είναι γραμμένο στον πίνακα, συμπεράνετε: τι είναι ο σίδηρος και ποιες είναι οι ιδιότητές του;
  2. Γραφική υπαγόρευση (προετοιμάστε εκ των προτέρων φυλλάδια με τραβηγμένη ευθεία γραμμή, χωρισμένα σε 8 τμήματα και αριθμημένα σύμφωνα με τις ερωτήσεις της υπαγόρευσης. Σημειώστε με μια καλύβα «^» στο τμήμα τον αριθμό της θέσης που θεωρείται σωστή).

Επιλογή 1.

  1. Ο σίδηρος είναι ένα ενεργό αλκαλικό μέταλλο.
  2. Το σίδερο σφυρηλατείται εύκολα.
  3. Ο σίδηρος είναι μέρος του κράματος χαλκού.
  4. Το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας ενός ατόμου σιδήρου έχει 2 ηλεκτρόνια.
  5. Ο σίδηρος αλληλεπιδρά με αραιά οξέα.
  6. Με τα αλογόνα σχηματίζει αλογονίδια με κατάσταση οξείδωσης +2.
  7. Ο σίδηρος δεν αλληλεπιδρά με το οξυγόνο.
  8. Ο σίδηρος μπορεί να ληφθεί με ηλεκτρόλυση του τήγματος αλάτων του.
1 2 3 4 5 6 7 8

Επιλογή 2.

  1. Ο σίδηρος είναι ένα ασημί-λευκό μέταλλο.
  2. Ο σίδηρος δεν έχει την ικανότητα να μαγνητίζεται.
  3. Τα άτομα σιδήρου παρουσιάζουν οξειδωτικές ιδιότητες.
  4. Το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας ενός ατόμου σιδήρου έχει 1 ηλεκτρόνιο.
  5. Ο σίδηρος εκτοπίζει τον χαλκό από τα διαλύματα των αλάτων του.
  6. Με τα αλογόνα σχηματίζει ενώσεις με κατάσταση οξείδωσης +3.
  7. Με διάλυμα θειικού οξέος σχηματίζεται θειικός σίδηρος (III).
  8. Ο σίδηρος δεν διαβρώνεται.
1 2 3 4 5 6 7 8

Μετά την ολοκλήρωση της εργασίας, οι μαθητές αλλάζουν την εργασία τους και την ελέγχουν (οι απαντήσεις στην εργασία αναρτώνται στον πίνακα ή εμφανίζονται μέσω του προβολέα).

Κριτήρια επισήμανσης:

  • "5" - 0 σφάλματα,
  • "4" - 1-2 λάθη,
  • "3" - 3-4 λάθη,
  • "2" - 5 ή περισσότερα σφάλματα.

Μεταχειρισμένα βιβλία

  1. Gabrielyan O.S. Χημεία 9η τάξη. – M.: Bustard, 2001.
  2. Gabrielyan O.S. Το βιβλίο για τον δάσκαλο. – M.: Bustard, 2002.
  3. Gabrielyan O.S. Χημεία τάξη 9. ΤΕΤΡΑΔΙΟ ΕΡΓΑΣΙΩΝ. – M.: Bustard, 2003.
  4. Βιομηχανία εκπαίδευσης. Περίληψη άρθρων. Τεύχος 3. - M .: MGIU, 2002.
  5. Malyshkina V. Διασκεδαστική χημεία. - Αγία Πετρούπολη, "Trigon", 2001.
  6. Πρόγραμμα-μεθοδικό υλικό. Χημεία 8-11 τάξεις. – M.: Bustard, 2001.
  7. Stepin B.D., Alikberova L.Yu. Βιβλίο χημείας για ανάγνωση στο σπίτι. – Μ.: Χημεία, 1995.
  8. Πάω στο μάθημα χημείας. Το βιβλίο για τον δάσκαλο. – Μ.: «Πρωτο Σεπτέμβρη», 2000.

Εφαρμογές

Ξέρεις ότι?

Σίδερο είναι ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία της ζωής. Το αίμα περιέχει σίδηρο και είναι ο σίδηρος που καθορίζει το χρώμα του αίματος, καθώς και την κύρια ιδιότητά του - την ικανότητα να δεσμεύει και να απελευθερώνει οξυγόνο. Αυτή την ικανότητα κατέχει μια πολύπλοκη ένωση - αίμη - αναπόσπαστο μέρος του μορίου της αιμοσφαιρίνης. Εκτός από την αιμοσφαιρίνη, ο σίδηρος στο σώμα μας βρίσκεται επίσης στη μυοσφαιρίνη, μια πρωτεΐνη που αποθηκεύει οξυγόνο στους μύες. Υπάρχουν επίσης ένζυμα που περιέχουν σίδηρο.

Κοντά στην πόλη Δελχί στην Ινδία, υπάρχει μια σιδερένια στήλη χωρίς το παραμικρό σημείο σκουριάς, αν και η ηλικία της είναι σχεδόν 2800 χρόνια. Πρόκειται για την περίφημη στήλη Kutub, ύψους περίπου επτά μέτρων και βάρους 6,5 τόνων.Η επιγραφή της στήλης λέει ότι ανεγέρθηκε τον 9ο αιώνα. προ ΧΡΙΣΤΟΥ μι. Η σκουριά του σιδήρου - ο σχηματισμός του μεταϋδροξειδίου του σιδήρου - σχετίζεται με την αλληλεπίδρασή του με την υγρασία και το ατμοσφαιρικό οξυγόνο.

Ωστόσο, αυτή η αντίδραση, απουσία διαφόρων ακαθαρσιών σε σίδηρο, και κυρίως άνθρακα, πυρίτιο και θείο, δεν προχωρά. Η στήλη ήταν κατασκευασμένη από πολύ καθαρό μέταλλο: ο σίδηρος στη στήλη αποδείχθηκε ότι ήταν 99,72%. Αυτό εξηγεί την αντοχή και την αντοχή του στη διάβρωση.

Το 1934, ένα άρθρο εμφανίστηκε στο «Μινινγκ Εφημερίδα» «Βελτίωση σιδήρου και χάλυβα από ... σκουριά στο έδαφος». Η μέθοδος μετατροπής του σιδήρου σε χάλυβα μέσω της σκουριάς στη γη ήταν γνωστή στους ανθρώπους από την αρχαιότητα. Για παράδειγμα, οι Κιρκάσιοι στον Καύκασο έθαψαν το σίδηρο σε λωρίδες στο έδαφος και αφού το ξέθαψαν μετά από 10-15 χρόνια, σφυρηλάτησαν τα σπαθιά τους από αυτό, που μπορούσαν ακόμη και να κόψουν μια κάννη όπλου, την ασπίδα και τα οστά του εχθρού.

Αιματίτης

Αιματίτης, ή κόκκινο σιδηρομετάλλευμα - το κύριο μετάλλευμα του κύριου μετάλλου της εποχής μας - σιδήρου. Η περιεκτικότητα σε σίδηρο σε αυτό φτάνει το 70%. Ο αιματίτης είναι γνωστός εδώ και πολύ καιρό. Στη Βαβυλώνα και στην Αρχαία Αίγυπτο, χρησιμοποιήθηκε σε κοσμήματα, για την κατασκευή σφραγίδων, μαζί με τη χαλκηδόνα που χρησίμευε ως αγαπημένο υλικό ως λαξευμένη πέτρα. Ο Μέγας Αλέξανδρος είχε ένα δαχτυλίδι ένθετο με αιματίτη, το οποίο πίστευε ότι τον έκανε άτρωτο στη μάχη. Στην αρχαιότητα και στο Μεσαίωνα, ο αιματίτης ήταν γνωστός ως φάρμακο που σταματά το αίμα. Η σκόνη από αυτό το ορυκτό έχει χρησιμοποιηθεί για προϊόντα χρυσού και αργύρου από την αρχαιότητα.

Το όνομα του ορυκτού προέρχεται από τα ελληνικά deta- αίμα, το οποίο σχετίζεται με το κερασί ή το κόκκινο-κερί χρώμα της σκόνης αυτού του ορυκτού.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του ορυκτού είναι η ικανότητα να διατηρεί το χρώμα και να το μεταφέρει σε άλλα ορυκτά, στα οποία εισέρχεται τουλάχιστον ένα μικρό μείγμα αιματίτη. Το ροζ χρώμα των κιόνων από γρανίτη του καθεδρικού ναού του Αγίου Ισαάκ είναι το χρώμα των άστρων, οι οποίοι με τη σειρά τους είναι βαμμένοι με λεπτή σκόνη αιματίτη. Τα γραφικά μοτίβα του ίασπι που χρησιμοποιούνται στη διακόσμηση των σταθμών του μετρό της πρωτεύουσας, οι πορτοκαλί και ροζ κορνελίοι της Κριμαίας, τα κοραλλιογενή ενδιάμεσα στρώματα συλβίνης και καρναλλίτη στα στρώματα αλατιού - όλα οφείλουν το χρώμα τους στον αιματίτη.

Η κόκκινη βαφή έχει κατασκευαστεί από καιρό από αιματίτη. Όλες οι διάσημες τοιχογραφίες που έγιναν πριν από 15-20 χιλιάδες χρόνια - ο υπέροχος βίσωνας του σπηλαίου Altamira και τα μαμούθ από το διάσημο σπήλαιο του Cape - είναι φτιαγμένες τόσο με καφέ οξείδια όσο και με υδροξείδια σιδήρου.

Μαγνητίτης

Μαγνητίτης, ή μαγνητικό σιδηρομετάλλευμα - ένα ορυκτό που περιέχει 72% σίδηρο. Είναι το πλουσιότερο σιδηρομετάλλευμα. Το αξιοσημείωτο με αυτό το ορυκτό είναι ο φυσικός μαγνητισμός του - η ιδιότητα λόγω της οποίας ανακαλύφθηκε.

Σύμφωνα με τον Ρωμαίο επιστήμονα Πλίνιο, ο μαγνητίτης πήρε το όνομά του από τον Έλληνα ποιμένα Μάγνη. Ο Μάγκνες βοσκούσε το κοπάδι κοντά στο λόφο πάνω από το ποτάμι. Ινδουιστής στη Θεσσαλία. Ξαφνικά, ένα ραβδί με σιδερένια άκρη και σανδάλια στρωμένα με καρφιά προσελκύθηκε από ένα βουνό που αποτελείται από γκρίζα πέτρα. Ο ορυκτός μαγνητίτης, με τη σειρά του, έδωσε το όνομα στον μαγνήτη, το μαγνητικό πεδίο και όλο το μυστηριώδες φαινόμενο του μαγνητισμού, το οποίο έχει μελετηθεί προσεκτικά από την εποχή του Αριστοτέλη μέχρι σήμερα.

Οι μαγνητικές ιδιότητες αυτού του ορυκτού εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σήμερα, κυρίως για την αναζήτηση κοιτασμάτων. Έτσι ανακαλύφθηκαν μοναδικά κοιτάσματα σιδήρου στην περιοχή της Μαγνητικής Ανωμαλίας Κουρσκ (KMA). Το ορυκτό είναι βαρύ: ένα δείγμα μαγνητίτη μεγέθους μήλου ζυγίζει 1,5 kg.

Στην αρχαιότητα, ο μαγνητίτης ήταν προικισμένος με κάθε είδους θεραπευτικές ιδιότητες και την ικανότητα να κάνει θαύματα. Χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή μετάλλου από πληγές και ο Ιβάν ο Τρομερός ανάμεσα στους θησαυρούς του, μαζί με άλλες πέτρες, διατηρούσε τους ασυνήθιστους κρυστάλλους του.

Ο πυρίτης είναι ένα ορυκτό παρόμοιο με τη φωτιά.

Σιδηροπυρίτης - ένα από αυτά τα ορυκτά, βλέποντας το οποίο θέλετε να αναφωνήσετε: "Είναι αλήθεια έτσι;" Είναι δύσκολο να πιστέψουμε ότι η υψηλότερη κατηγορία κοπής και στίλβωσης που μας εντυπωσιάζει στα τεχνητά προϊόντα, στους κρυστάλλους πυρίτη, είναι ένα γενναιόδωρο δώρο της φύσης.

Ο πυρίτης πήρε το όνομά του από την ελληνική λέξη «πύρος» - φωτιά, η οποία σχετίζεται με την ιδιότητά του να σπινθήρα όταν χτυπιέται από χαλύβδινα αντικείμενα. Αυτό το όμορφο ορυκτό χτυπά με ένα χρυσό χρώμα, μια λαμπερή γυαλάδα σε σχεδόν πάντα καθαρές άκρες. Λόγω των ιδιοτήτων του, ο πυρίτης είναι γνωστός από την αρχαιότητα, και κατά τη διάρκεια επιδημιών της χρυσοθηρίας, ο πυρίτης σπινθηρίζει σε μια φλέβα χαλαζία γύρισε περισσότερα από ένα ζεστά κεφάλια. Ακόμη και τώρα, οι αρχάριοι λάτρεις της πέτρας συχνά μπερδεύουν τον πυρίτη με τον χρυσό.

Ο πυρίτης είναι ένα πανταχού παρόν ορυκτό: σχηματίζεται από μάγμα, από ατμούς και διαλύματα, ακόμη και από ιζήματα, κάθε φορά σε συγκεκριμένες μορφές και συνδυασμούς. Είναι γνωστή μια περίπτωση όταν, για αρκετές δεκαετίες, το σώμα ενός ανθρακωρύχου που έπεσε σε ορυχείο μετατράπηκε σε πυρίτη. Υπάρχει πολύ σίδηρος στον πυρίτη - 46,5%, αλλά είναι ακριβό και ασύμφορο η εξαγωγή του.

Μπορεί να σου αρέσει επίσης...
Τι κάνει το chrome. Στοιχείο χρωμίου. Ιδιότητες χρωμίου. Εφαρμογή Chromium. Σημείο τήξης και βρασμού

Τι κάνει το chrome. Στοιχείο χρωμίου. Ιδιότητες χρωμίου. Εφαρμογή Chromium. Σημείο τήξης και βρασμού

Επεξεργασία όζοντος σε νερό Διάλυση όζοντος σε αλμυρό νερό

Επεξεργασία όζοντος σε νερό Διάλυση όζοντος σε αλμυρό νερό

Νανοϋλικά και Νανοτεχνολογίες Θέμα, στόχοι και κύριες κατευθύνσεις στη νανοτεχνολογία

Νανοϋλικά και Νανοτεχνολογίες Θέμα, στόχοι και κύριες κατευθύνσεις στη νανοτεχνολογία